Kalkulačka elektrónových konfigurácií | Všetky prvky 1-118

Čo je kalkulačka elektrónovej konfigurácie?

Kalkulačka elektrónovej konfigurácie určuje, ako sú elektróny v atóme rozmiestnené v jeho orbitáloch. Orbitál je oblasť okolo jadra, v ktorej sa elektrón pravdepodobne nachádza. Zadajte atómové číslo od 1 do 118 a vyberte zápis. Kalkulačka zobrazí elektrónovú konfiguráciu v úplnom zápise alebo v zápise s použitím vzácneho plynu (skrátenom zápise), spolu s názvom prvku, jeho symbolom a diagramom zapĺňania orbitálov.

Čo je elektrónová konfigurácia?

Elektrónová konfigurácia je krátky zápis, ktorý ukazuje, koľko elektrónov sa nachádza v každej podvrstve atómu. Zapisuje sa ako postupnosť označení, napríklad 1s, 2s a 2p, za ktorými nasleduje malé číslo v hornom indexe. Označenie udáva energetickú hladinu a tvar podvrstvy. Horný index udáva počet elektrónov v nej. Napríklad konfigurácia uhlíka je 1s² 2s² 2p², čo znamená dva elektróny v podvrstve 1s, dva v 2s a dva v 2p.

Zapĺňanie týchto podvrstiev sa riadi tromi pravidlami:

• Aufbauov princíp: elektróny najprv zapĺňajú podvrstvy s najnižšou energiou a až potom prechádzajú na podvrstvy s vyššou energiou.
• Pauliho vylučovací princíp: každý orbitál môže obsahovať najviac dva elektróny a ich spiny musia smerovať opačnými smermi.
• Hundovo pravidlo: keď má viacero orbitálov v podvrstve rovnakú energiu, napríklad tri p-orbitály, elektróny najprv obsadia každý z nich po jednom a až potom sa do niektorého orbitálu pridá druhý elektrón.

Poradie zapĺňania podvrstiev od najnižšej po najvyššiu energiu je:

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

Všimnite si, že 4s sa zapĺňa pred 3d, hoci „3“ je menšie než „4“. Ide o jednu zo zložitejších častí tohto vzorca, preto poradie uvedené vyššie, a nie samotné čísla vrstiev, určuje postupnosť.

Vzorec elektrónovej konfigurácie: ako ju vypočítať

Ak chcete zostaviť konfiguráciu ručne, postupujte podľa uvedeného poradia zapĺňania a vkladajte elektróny do jednotlivých podvrstiev, kým sa neminú. Každý typ podvrstvy môže obsahovať pevne stanovený maximálny počet elektrónov:

Postup:

1. Zistite atómové číslo prvku. To sa rovná počtu elektrónov v neutrálnom atóme.
2. Postupujte podľa poradia zapĺňania (1s, 2s, 2p, 3s, ...) a každú podvrstvu zaplňte na maximum, až potom prejdite na ďalšiu.
3. Zastavte sa, keď budú umiestnené všetky elektróny. Posledná podvrstva môže byť zaplnená len čiastočne.

Vyriešený príklad: sodík (Na, atómové číslo 11)

Sodík má 11 elektrónov. Pri zapĺňaní v poradí: 1s obsahuje 2, 2s obsahuje 2, 2p obsahuje 6 (priebežný súčet: 10), takže pre 3s zostáva 1 elektrón.

Úplný zápis: 1s² 2s² 2p⁶ 3s¹

Zápis s použitím vzácneho plynu

Zápis s použitím vzácneho plynu skracuje konfiguráciu tak, že úplne zaplnené vnútorné vrstvy nahrádza symbolom najbližšieho ľahšieho vzácneho plynu v hranatých zátvorkách. Šesť vzácnych plynov používaných ako referenčné body sú hélium (2), neón (10), argón (18), kryptón (36), xenón (54) a radón (86).

Prvých desať elektrónov sodíka, 1s² 2s² 2p⁶, sa presne zhoduje s úplnou konfiguráciou neónu. Sodík preto možno zapísať takto:

[Ne] 3s¹

Tento skrátený zápis sa bežne používa pri väčších atómoch, pri ktorých by úplný zápis obsahoval tucet alebo viac členov.

Ďalšie riešené príklady

Výnimky z Aufbauovho princípu

Niekoľko prvkov presne nedodržiava poradie zapĺňania. Podvrstva zaplnená presne na polovicu alebo úplne je o niečo stabilnejšia než usporiadanie predpovedané Aufbauovým princípom. Vo väčšine prípadov sa jeden elektrón presunie z vonkajšej s-podvrstvy do d-podvrstvy pod ňou. Pri niekoľkých prvkoch, napríklad pri lantáne a aktíniu, elektrón prejde do d-podvrstvy namiesto začatia zapĺňania f-podvrstvy.

Kalkulačka uchováva nameranú konfiguráciu základného stavu pre 20 takýchto prvkov a používa ju namiesto predpovede podľa Aufbauovho princípu. Sú to chróm (24), meď (29), niób (41), molybdén (42), ruténium (44), ródium (45), paládium (46), striebro (47), lantán (57), cér (58), gadolínium (64), platina (78), zlato (79), aktínium (89), tórium (90), protaktínium (91), urán (92), neptúnium (93), curium (96) a lawrencium (103). Každý ďalší prvok od 1 do 118 sa riadi bežným poradím zapĺňania.

Ako používať kalkulačku elektrónovej konfigurácie

1. Zadajte atómové číslo od 1 do 118.
2. Vyberte zápis s použitím vzácneho plynu alebo úplný zápis.
3. Prečítajte si názov prvku, jeho symbol, elektrónovú konfiguráciu a diagram zapĺňania orbitálov.
4. Výsledok skopírujte tlačidlom kopírovania.

Prečo je elektrónová konfigurácia dôležitá

Elektrónová konfigurácia atómu, najmä usporiadanie jeho najvzdialenejších (valenčných) elektrónov, do veľkej miery určuje, ako sa viaže s inými atómami. Prvky v rovnakom stĺpci periodickej tabuľky majú podobnú valenčnú konfiguráciu, a preto sa chemicky správajú podobne. Chemici používajú elektrónovú konfiguráciu na predpovedanie oxidačných čísel, typov väzieb a reaktivity. Fyzici ju používajú na vysvetlenie atómových spektier, teda konkrétnych farieb svetla, ktoré prvok absorbuje alebo vyžaruje. Elektrónová konfigurácia je tiež základom zápisu kvantových čísel, v ktorom štyri čísla (n, l, mₗ, mₛ) opisujú energetickú hladinu elektrónu, tvar podvrstvy, orientáciu orbitálu a spin.

Najčastejšie otázky

Čo je elektrónová konfigurácia? Elektrónová konfigurácia je usporiadanie elektrónov v podvrstvách atómu zapísané ako postupnosť, napríklad 1s² 2s² 2p⁶. Riadi sa Aufbauovým princípom, Pauliho vylučovacím princípom a Hundovým pravidlom.

Ako sa zapisuje elektrónová konfigurácia? Uveďte každú obsadenú podvrstvu v poradí zapĺňania a horným indexom označte počet jej elektrónov. Uhlík (atómové číslo 6) sa zapisuje 1s² 2s² 2p².

Čo je zápis s použitím vzácneho plynu? Je to skrátený zápis, ktorý elektróny zodpovedajúce úplnej konfigurácii vzácneho plynu nahrádza symbolom tohto plynu v hranatých zátvorkách, za ktorým nasledujú zostávajúce elektróny. Sodík sa zapisuje [Ne] 3s¹ namiesto 1s² 2s² 2p⁶ 3s¹.

Prečo chróm a meď porušujú bežný vzorec zapĺňania? Polovične alebo úplne zaplnená d-podvrstva je stabilnejšia než konfigurácia predpovedaná poradím podľa Aufbauovho princípu, takže jeden elektrón z 4s prejde do 3d. Chróm má napokon konfiguráciu [Ar] 4s¹ 3d⁵ a meď [Ar] 4s¹ 3d¹⁰. Paládium ide ešte ďalej a svoju 5s-podvrstvu úplne vyprázdni, čím vznikne [Kr] 4d¹⁰.

Koľko elektrónov môže obsahovať podvrstva? Podvrstva s môže obsahovať najviac 2 elektróny, p najviac 6, d najviac 10 a f najviac 14.

Ako súvisia valenčné elektróny s periodickou tabuľkou? Valenčné elektróny sú elektróny v najvzdialenejšej vrstve. Pri prvkoch hlavnej skupiny sa počet valenčných elektrónov zvyčajne zhoduje s číslom skupiny prvku, preto prvky v rovnakej skupine reagujú podobným spôsobom.