Calculator de Configurație Electronică | Toate Elementele 1-118

Ce este un calculator pentru configurația electronică?

Un calculator pentru configurația electronică determină modul în care electronii unui atom sunt repartizați în orbitalii săi. Un orbital este o regiune din jurul nucleului în care este probabil să se găsească un electron. Introduceți un număr atomic de la 1 la 118 și alegeți o notație. Calculatorul returnează configurația electronică în notație completă sau în notație cu gaz nobil (prescurtată), împreună cu numele elementului, simbolul său și o diagramă a modului în care se ocupă orbitalii.

Ce este configurația electronică?

Configurația electronică este un cod scurt care arată câți electroni se află în fiecare subnivel al unui atom. Ea este scrisă ca o serie de etichete precum 1s, 2s și 2p, fiecare urmată de un număr mic scris ca exponent. Eticheta indică nivelul de energie și forma subnivelului. Exponentul indică numărul de electroni din acesta. De exemplu, configurația carbonului este 1s² 2s² 2p², ceea ce înseamnă doi electroni în subnivelul 1s, doi în 2s și doi în 2p.

Trei reguli stabilesc modul în care electronii ocupă aceste subniveluri:

• Principiul Aufbau: electronii ocupă mai întâi subnivelurile cu energia cea mai scăzută, înainte de a trece la cele cu energie mai mare.
• Principiul excluziunii al lui Pauli: fiecare orbital conține cel mult doi electroni, iar cei doi trebuie să aibă spinuri orientate în direcții opuse.
• Regula lui Hund: atunci când mai mulți orbitali dintr-un subnivel au aceeași energie, precum cei trei orbitali p, electronii ocupă mai întâi fiecare orbital separat, înainte ca vreun orbital să primească un al doilea electron.

Ordinea în care se ocupă subnivelurile, de la energia cea mai scăzută la cea mai ridicată, este:

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

Rețineți că 4s se ocupă înaintea lui 3d, chiar dacă „3” este mai mic decât „4”. Aceasta este una dintre părțile mai dificile ale tiparului și explică de ce ordinea de mai sus, nu numerele brute ale straturilor, stabilește succesiunea.

Formula configurației electronice: cum se calculează

Pentru a construi manual o configurație, parcurgeți ordinea de ocupare de mai sus și introduceți electronii în fiecare subnivel până când aceștia se epuizează. Fiecare tip de subnivel poate conține un număr maxim fix de electroni:

Pași:

1. Aflați numărul atomic al elementului. Acesta este egal cu numărul de electroni dintr-un atom neutru.
2. Parcurgeți ordinea de ocupare (1s, 2s, 2p, 3s, ...) și umpleți fiecare subnivel până la capacitatea sa maximă înainte de a trece la următorul.
3. Opriți-vă după ce fiecare electron a fost plasat. Ultimul subnivel poate fi ocupat doar parțial.

Exemplu rezolvat: sodiu (Na, număr atomic 11)

Sodiul are 11 electroni. În ordinea ocupării: 1s conține 2, 2s conține 2, 2p conține 6 (total intermediar: 10), rămânând 1 electron pentru 3s.

Notație completă: 1s² 2s² 2p⁶ 3s¹

Notația cu gaz nobil

Notația cu gaz nobil prescurtează configurația înlocuind straturile interioare complet ocupate cu simbolul celui mai apropiat gaz nobil mai ușor, între paranteze drepte. Cele șase gaze nobile folosite ca repere sunt heliul (2), neonul (10), argonul (18), kriptonul (36), xenonul (54) și radonul (86).

Primii zece electroni ai sodiului, 1s² 2s² 2p⁶, corespund exact configurației complete a neonului. Prin urmare, sodiul poate fi scris astfel:

[Ne] 3s¹

Această formă prescurtată este folosită frecvent pentru atomii mai mari, a căror notație completă ar conține cel puțin o duzină de termeni.

Mai multe exemple rezolvate

Excepții de la principiul Aufbau

Câteva elemente nu respectă exact ordinea de ocupare. Un subnivel ocupat exact pe jumătate sau complet este puțin mai stabil decât configurația prezisă de principiul Aufbau. În cele mai multe cazuri, un electron se deplasează din subnivelul s exterior în subnivelul d aflat sub acesta. La câteva elemente, precum lantanul și actiniul, un electron intră în subnivelul d în loc să înceapă ocuparea subnivelului f.

Calculatorul stochează configurația măsurată a stării fundamentale pentru 20 de astfel de elemente și o folosește în locul predicției Aufbau. Acestea sunt cromul (24), cuprul (29), niobiul (41), molibdenul (42), ruteniul (44), rodiul (45), paladiul (46), argintul (47), lantanul (57), ceriu (58), gadoliniul (64), platina (78), aurul (79), actiniul (89), toriul (90), protactiniul (91), uraniul (92), neptuniul (93), curiul (96) și lawrenciul (103). Toate celelalte elemente de la 1 la 118 respectă ordinea simplă de ocupare.

Cum se utilizează calculatorul pentru configurația electronică

1. Introduceți un număr atomic între 1 și 118.
2. Alegeți notația cu gaz nobil sau notația completă.
3. Citiți numele elementului, simbolul, configurația electronică și diagrama ocupării orbitalilor.
4. Copiați rezultatul folosind butonul de copiere.

De ce este importantă configurația electronică

Configurația electronică a unui atom, în special dispunerea electronilor săi exteriori (de valență), determină în mare măsură modul în care acesta formează legături cu alți atomi. Elementele din aceeași coloană a tabelului periodic au o configurație de valență similară, motiv pentru care se comportă asemănător din punct de vedere chimic. Chimiștii folosesc configurația electronică pentru a prezice stările de oxidare, tipurile de legături și reactivitatea. Fizicienii o folosesc pentru a explica spectrele atomice, adică acele culori specifice ale luminii pe care un element le absoarbe sau le emite. Configurația electronică stă și la baza notației numerelor cuantice, în care patru numere (n, l, mₗ, mₛ) descriu nivelul de energie al electronului, forma subnivelului, orientarea orbitalului și spinul.

Întrebări frecvente

Ce este configurația electronică? Configurația electronică este dispunerea electronilor în subnivelurile unui atom, scrisă ca o succesiune precum 1s² 2s² 2p⁶. Ea respectă principiul Aufbau, principiul excluziunii al lui Pauli și regula lui Hund.

Cum se scrie o configurație electronică? Enumerați fiecare subnivel ocupat în ordinea ocupării, cu un exponent care indică numărul său de electroni. Carbonul (număr atomic 6) se scrie 1s² 2s² 2p².

Ce este notația cu gaz nobil? Este o formă prescurtată care înlocuiește electronii corespunzători unei configurații complete de gaz nobil cu simbolul acelui gaz între paranteze drepte, urmat de electronii rămași. Sodiul este [Ne] 3s¹ în loc de 1s² 2s² 2p⁶ 3s¹.

De ce cromul și cuprul nu respectă tiparul normal de ocupare? Un subnivel d ocupat pe jumătate sau complet este mai stabil decât configurația prezisă de ordinea Aufbau, astfel că un electron 4s se deplasează în subnivelul 3d. Cromul ajunge la configurația [Ar] 4s¹ 3d⁵, iar cuprul la [Ar] 4s¹ 3d¹⁰. Paladiul merge mai departe și își golește complet subnivelul 5s, obținând configurația [Kr] 4d¹⁰.

Câți electroni poate conține un subnivel? Un subnivel s conține cel mult 2 electroni, unul p cel mult 6, unul d cel mult 10, iar unul f cel mult 14.

Cum se raportează electronii de valență la tabelul periodic? Electronii de valență sunt cei aflați în stratul exterior. Pentru elementele din grupele principale, numărul electronilor de valență corespunde de obicei numărului grupei elementului, motiv pentru care elementele din aceeași grupă reacționează în moduri similare.