Elektronu konfigurācijas kalkulators | Visi elementi 1-118

Kas ir elektronu konfigurācijas kalkulators?

Elektronu konfigurācijas kalkulators nosaka, kā atoma elektroni ir izvietoti tā orbitālēs. Orbitāle ir apgabals ap kodolu, kurā elektrons, visticamāk, atrodas. Ievadiet atomnumuru no 1 līdz 118 un izvēlieties apzīmējumu sistēmu. Kalkulators parāda elektronu konfigurāciju pilnajā apzīmējumā vai cēlgāzes (saīsinātajā) apzīmējumā, kā arī elementa nosaukumu, simbolu un diagrammu, kas attēlo orbitāļu aizpildīšanos.

Kas ir elektronu konfigurācija?

Elektronu konfigurācija ir īss pieraksts, kas parāda, cik elektronu atrodas katrā atoma apakščaulā. To raksta kā apzīmējumu virkni, piemēram, 1s, 2s un 2p, kam seko neliels augšraksta skaitlis. Apzīmējums norāda enerģijas līmeni un apakščaulas formu. Augšraksts norāda tajā esošo elektronu skaitu. Piemēram, oglekļa konfigurācija ir 1s² 2s² 2p², kas nozīmē, ka 1s apakščaulā ir divi elektroni, 2s apakščaulā ir divi un 2p apakščaulā ir divi.

Šo apakščaulu aizpildīšanos nosaka trīs likumi:

• Aufbau princips: elektroni vispirms aizpilda zemākās enerģijas apakščaulas, pēc tam pāriet uz augstākas enerģijas apakščaulām.
• Pauli izslēgšanas princips: katrā orbitālē var atrasties ne vairāk kā divi elektroni, un tiem jābūt pretēji vērstiem spiniem.
• Hunda likums: ja vairākām vienas apakščaulas orbitālēm ir vienāda enerģija, piemēram, trim p orbitālēm, elektroni vispirms pa vienam aizpilda katru orbitāli, pirms kādā orbitālē nonāk otrs elektrons.

Apakščaulu aizpildīšanas secība no zemākās līdz augstākajai enerģijai ir šāda:

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

Ņemiet vērā, ka 4s aizpildās pirms 3d, lai gan “3” ir mazāks par “4”. Šī ir viena no sarežģītākajām secības daļām, tāpēc secību nosaka iepriekš norādītā kārtība, nevis čaulu numuri.

Elektronu konfigurācijas formula: kā to aprēķināt

Lai konfigurāciju izveidotu ar roku, izpildiet iepriekš norādīto aizpildīšanas secību un ievietojiet elektronus katrā apakščaulā, līdz tie ir izsmelti. Katram apakščaulas veidam ir noteikts maksimālais elektronu skaits:

Darbības:

1. Atrodiet elementa atomnumuru. Neitrālā atomā tas ir vienāds ar elektronu skaitu.
2. Izpildiet aizpildīšanas secību (1s, 2s, 2p, 3s, ...) un pilnībā aizpildiet katru apakščaulu, pirms pārejat pie nākamās.
3. Apstājieties, kad visi elektroni ir izvietoti. Pēdējā apakščaula var būt aizpildīta tikai daļēji.

Izstrādāts piemērs: nātrijs (Na, atomnumurs 11)

Nātrijam ir 11 elektroni. Aizpildīšana secībā: 1s ietilpst 2 elektroni, 2s — 2, 2p — 6 (kopā: 10), un 3s apakščaulai paliek 1 elektrons.

Pilnais apzīmējums: 1s² 2s² 2p⁶ 3s¹

Cēlgāzes apzīmējums

Cēlgāzes apzīmējums saīsina konfigurāciju, aizstājot aizpildītās iekšējās čaulas ar tuvākās vieglākās cēlgāzes simbolu kvadrātiekavās. Sešas cēlgāzes, ko izmanto kā atskaites punktus, ir hēlijs (2), neons (10), argons (18), kriptons (36), ksenons (54) un radons (86).

Nātrija pirmie desmit elektroni, 1s² 2s² 2p⁶, precīzi atbilst neona pilnajai konfigurācijai. Tāpēc nātrija konfigurāciju var pierakstīt šādi:

[Ne] 3s¹

Šāds saīsināts pieraksts ir izplatīts lielākiem atomiem, kuru pilnajā konfigurācijā būtu ducis vai vairāk locekļu.

Citi detalizēti piemēri

Izņēmumi Aufbau principā

Daži elementi precīzi neievēro aizpildīšanas secību. Apakščaula, kas ir tieši pa pusei vai pilnībā aizpildīta, ir nedaudz stabilāka par Aufbau principa paredzēto izkārtojumu. Vairumā gadījumu viens elektrons pārvietojas no ārējās s apakščaulas uz zemāk esošo d apakščaulu. Dažos elementos, piemēram, lantānam un aktīnijam, elektrons nonāk d apakščaulā, nevis sāk aizpildīt f apakščaulu.

Kalkulators glabā izmērīto pamatstāvokļa konfigurāciju šādiem 20 elementiem un izmanto to Aufbau principa paredzētās konfigurācijas vietā. Tie ir hroms (24), varš (29), niobijs (41), molibdēns (42), rutēnijs (44), rodijs (45), pallādijs (46), sudrabs (47), lantāns (57), cērijs (58), gadolīnijs (64), platīns (78), zelts (79), aktīnijs (89), torijs (90), protaktīnijs (91), urāns (92), neptūnijs (93), kūrijs (96) un lavrencijs (103). Visi pārējie elementi no 1 līdz 118 ievēro parasto aizpildīšanas secību.

Kā lietot elektronu konfigurācijas kalkulatoru

1. Ievadiet atomnumuru no 1 līdz 118.
2. Izvēlieties cēlgāzes apzīmējumu vai pilno apzīmējumu.
3. Izlasiet elementa nosaukumu, simbolu, elektronu konfigurāciju un orbitāļu aizpildīšanās diagrammu.
4. Nokopējiet rezultātu, izmantojot kopēšanas pogu.

Kāpēc elektronu konfigurācija ir svarīga

Atoma elektronu konfigurācija, īpaši tā ārējās (valences) čaulas elektronu izkārtojums, lielā mērā nosaka, kā tas saistās ar citiem atomiem. Elementiem, kas periodiskajā tabulā atrodas vienā kolonnā, ir līdzīga valences konfigurācija, tāpēc to ķīmiskā uzvedība ir līdzīga. Ķīmiķi izmanto elektronu konfigurāciju, lai prognozētu oksidēšanās pakāpes, saišu veidus un reaģētspēju. Fiziķi to izmanto, lai skaidrotu atomu spektrus — noteiktās gaismas krāsas, ko elements absorbē vai izstaro. Elektronu konfigurācija ir arī kvantu skaitļu apzīmējuma pamatā; tajā četri skaitļi (n, l, mₗ, mₛ) raksturo elektrona enerģijas līmeni, apakščaulas formu, orbitāles orientāciju un spinu.

Biežāk uzdotie jautājumi

Kas ir elektronu konfigurācija? Elektronu konfigurācija ir elektronu izvietojums atoma apakščaulās, kas pierakstīts kā virkne, piemēram, 1s² 2s² 2p⁶. Tā ievēro Aufbau principu, Pauli izslēgšanas principu un Hunda likumu.

Kā pieraksta elektronu konfigurāciju? Uzskaitiet katru aizņemto apakščaulu aizpildīšanas secībā, izmantojot augšrakstu, kas norāda elektronu skaitu. Oglekli (atomnumurs 6) pieraksta kā 1s² 2s² 2p².

Kas ir cēlgāzes apzīmējums? Tas ir saīsināts pieraksts, kurā elektronus, kas atbilst pilnai cēlgāzes konfigurācijai, aizstāj ar šīs gāzes simbolu kvadrātiekavās, kam seko atlikušie elektroni. Nātriju pieraksta kā [Ne] 3s¹, nevis 1s² 2s² 2p⁶ 3s¹.

Kāpēc hroms un varš neievēro parasto aizpildīšanas secību? Pusē aizpildīta vai pilnībā aizpildīta d apakščaula ir stabilāka par konfigurāciju, ko paredz Aufbau secība, tāpēc viens 4s elektrons pārvietojas uz 3d apakščaulu. Hroma konfigurācija ir [Ar] 4s¹ 3d⁵, bet vara konfigurācija — [Ar] 4s¹ 3d¹⁰. Pallādijs iet vēl tālāk un pilnībā iztukšo savu 5s apakščaulu, iegūstot konfigurāciju [Kr] 4d¹⁰.

Cik elektronu var atrasties apakščaulā? s apakščaulā var atrasties līdz 2 elektroniem, p apakščaulā — līdz 6, d apakščaulā — līdz 10, bet f apakščaulā — līdz 14.

Kāda ir saistība starp valences elektroniem un periodisko tabulu? Valences elektroni ir elektroni, kas atrodas ārējā čaulā. Galveno grupu elementiem valences elektronu skaits parasti atbilst elementa grupas numuram, tāpēc vienas grupas elementi reaģē līdzīgā veidā.