Elektronų konfigūracijos skaičiuoklė | Visi elementai 1-118

Kas yra elektronų konfigūracijos skaičiuoklė?

Elektronų konfigūracijos skaičiuoklė nustato, kaip atomo elektronai išsidėstę jo orbitalėse. Orbitalė yra sritis aplink branduolį, kurioje tikėtina rasti elektroną. Įveskite atominį skaičių nuo 1 iki 118 ir pasirinkite žymėjimą. Skaičiuoklė pateikia visą elektronų konfigūraciją arba tauriųjų dujų (sutrumpintuoju) žymėjimą, taip pat elemento pavadinimą, jo simbolį ir orbitalių pildymosi diagramą.

Kas yra elektronų konfigūracija?

Elektronų konfigūracija yra trumpasis kodas, rodantis, kiek elektronų yra kiekviename atomo posluoksnyje. Ji užrašoma kaip tokia žymų seka: 1s, 2s ir 2p, po kurių pateikiamas mažas viršutinis indeksas. Žyma nurodo energijos lygmenį ir posluoksnio formą. Viršutinis indeksas nurodo jame esančių elektronų skaičių. Pavyzdžiui, anglies konfigūracija yra 1s² 2s² 2p², o tai reiškia, kad 1s posluoksnyje yra du elektronai, 2s posluoksnyje – du, o 2p posluoksnyje – du.

Šių posluoksnių pildymą reglamentuoja trys taisyklės:

• Aufbau principas: elektronai pirmiausia užpildo mažiausios energijos posluoksnius, o tik tada pereina į didesnės energijos posluoksnius.
• Pauli draudimo principas: kiekvienoje orbitalėje gali būti ne daugiau kaip du elektronai, o jų sukiniai turi būti priešingų krypčių.
• Hundo taisyklė: kai keli posluoksnio orbitaliai turi vienodą energiją, pavyzdžiui, trys p orbitalės, elektronai pirmiausia po vieną užpildo kiekvieną iš jų, ir tik tada į kurią nors orbitalę patenka antras elektronas.

Posluoksnių pildymo tvarka nuo mažiausios iki didžiausios energijos yra tokia:

11s, 2s, 2p, 3s, 3p, 4s, 3d, 4p, 5s, 4d, 5p, 6s, 4f, 5d, 6p, 7s, 5f, 6d, 7p
2

Atkreipkite dėmesį, kad 4s užpildomas prieš 3d, nors „3“ yra mažesnis už „4“. Tai viena sudėtingesnių šio dėsningumo dalių, todėl seką lemia pirmiau pateikta tvarka, o ne neapdoroti sluoksnių numeriai.

Elektronų konfigūracijos formulė: kaip ją apskaičiuoti

Norint rankiniu būdu sudaryti konfigūraciją, reikia vadovautis pirmiau pateikta pildymo tvarka ir dėti elektronus į kiekvieną posluoksnį, kol jie baigsis. Kiekvieno tipo posluoksnyje gali būti nustatytas didžiausias elektronų skaičius:

Veiksmai:

1. Nustatykite elemento atominį skaičių. Jis lygus elektronų skaičiui neutraliame atome.
2. Eikite pildymo tvarka (1s, 2s, 2p, 3s, ...) ir visiškai užpildykite kiekvieną posluoksnį prieš pereidami prie kito.
3. Sustokite, kai bus išdėstyti visi elektronai. Paskutinis posluoksnis gali būti užpildytas tik iš dalies.

Sprendimo pavyzdys: natris (Na, atominis skaičius 11)

Natris turi 11 elektronų. Pildant eilės tvarka: 1s talpina 2, 2s talpina 2, 2p talpina 6 (iš viso: 10), todėl 3s lieka 1 elektronas.

Visas žymėjimas: 1s² 2s² 2p⁶ 3s¹

Tauriųjų dujų žymėjimas

Tauriųjų dujų žymėjimas sutrumpina konfigūraciją, pakeisdamas užpildytus vidinius sluoksnius artimiausių lengvesnių tauriųjų dujų simboliu skliaustuose. Šešios tauriųjų dujų rūšys, naudojamos kaip atskaitos taškai, yra helis (2), neonas (10), argonas (18), kriptonas (36), ksenonas (54) ir radonas (86).

Pirmieji dešimt natrio elektronų, 1s² 2s² 2p⁶, tiksliai atitinka visą neono konfigūraciją. Todėl natris gali būti užrašytas taip:

[Ne] 3s¹

Šis sutrumpintasis žymėjimas dažnai naudojamas didesniems atomams, kurių visas žymėjimas apimtų tuziną ar daugiau narių.

Daugiau išspręstų pavyzdžių

Aufbau principo išimtys

Keletas elementų tiksliai nesilaiko pildymo tvarkos. Tiksliai pusiau užpildytas arba visiškai užpildytas posluoksnis yra šiek tiek stabilesnis už Aufbau principo numatomą išsidėstymą. Daugeliu atvejų vienas elektronas pereina iš išorinio s posluoksnio į žemiau esantį d posluoksnį. Keliuose elementuose, pavyzdžiui, lantane ir aktinyje, elektronas patenka į d posluoksnį, o ne pradeda pildyti f posluoksnį.

Skaičiuoklėje saugoma išmatuota pagrindinės būsenos konfigūracija, skirta 20 tokių elementų, ir ji naudojama vietoj Aufbau principo numatomos konfigūracijos. Tai chromas (24), varis (29), niobis (41), molibdenas (42), rutenis (44), rodis (45), paladis (46), sidabras (47), lantanas (57), ceris (58), gadolinis (64), platina (78), auksas (79), aktinis (89), toris (90), protaktinis (91), uranas (92), neptūnis (93), kiuris (96) ir lorencis (103). Visi kiti elementai nuo 1 iki 118 laikosi įprastos pildymo tvarkos.

Kaip naudoti elektronų konfigūracijos skaičiuoklę

1. Įveskite atominį skaičių nuo 1 iki 118.
2. Pasirinkite tauriųjų dujų arba visą žymėjimą.
3. Peržiūrėkite elemento pavadinimą, simbolį, elektronų konfigūraciją ir orbitalių pildymosi diagramą.
4. Nukopijuokite rezultatą naudodami kopijavimo mygtuką.

Kodėl svarbi elektronų konfigūracija

Atomo elektronų konfigūracija, ypač jo išorinių (valentinių) elektronų išsidėstymas, daugiausia lemia, kaip jis jungiasi su kitais atomais. To paties periodinės lentelės stulpelio elementų valentinė konfigūracija yra panaši, todėl chemiškai jie elgiasi panašiai. Chemikai naudoja elektronų konfigūraciją oksidacijos laipsniams, ryšių tipams ir reaktyvumui prognozuoti. Fizikai ją naudoja atomų spektrams, t. y. konkrečioms šviesos spalvoms, kurias elementas sugeria arba išspinduliuoja, aiškinti. Elektronų konfigūracija taip pat yra kvantinių skaičių žymėjimo pagrindas: keturi skaičiai (n, l, mₗ, mₛ) apibūdina elektrono energijos lygmenį, posluoksnio formą, orbitalės orientaciją ir sukinį.

Dažnai užduodami klausimai

Kas yra elektronų konfigūracija? Elektronų konfigūracija yra elektronų išsidėstymas atomo posluoksniuose, užrašomas tokia seka kaip 1s² 2s² 2p⁶. Ji sudaroma pagal Aufbau principą, Pauli draudimo principą ir Hundo taisyklę.

Kaip užrašoma elektronų konfigūracija? Išvardykite kiekvieną užimtą posluoksnį pildymo tvarka, viršutiniu indeksu nurodydami jame esančių elektronų skaičių. Anglis (atominis skaičius 6) užrašoma taip: 1s² 2s² 2p².

Kas yra tauriųjų dujų žymėjimas? Tai sutrumpintasis žymėjimas, kai elektronai, atitinkantys visą tauriųjų dujų konfigūraciją, pakeičiami tų dujų simboliu skliaustuose, po kurio pateikiami likę elektronai. Natris žymimas [Ne] 3s¹, o ne 1s² 2s² 2p⁶ 3s¹.

Kodėl chromas ir varis nesilaiko įprasto pildymo dėsningumo? Pusiau užpildytas arba visiškai užpildytas d posluoksnis yra stabilesnis už tą konfigūraciją, kurią numato Aufbau tvarka, todėl vienas 4s elektronas pereina į 3d posluoksnį. Chromo konfigūracija tampa [Ar] 4s¹ 3d⁵, o vario – [Ar] 4s¹ 3d¹⁰. Paladis žengia dar toliau ir visiškai ištuština savo 5s posluoksnį, todėl jo konfigūracija yra [Kr] 4d¹⁰.

Kiek elektronų gali būti posluoksnyje? s posluoksnyje gali būti iki 2 elektronų, p posluoksnyje – iki 6, d posluoksnyje – iki 10, o f posluoksnyje – iki 14.

Kaip valentiniai elektronai susiję su periodine lentele? Valentiniai elektronai yra išoriniame sluoksnyje esantys elektronai. Pagrindinių grupių elementų valentinių elektronų skaičius paprastai sutampa su elemento grupės numeriu, todėl tos pačios grupės elementai reaguoja panašiai.