Ang istruktura ng mga electron shell ng mga atomo ng mga elemento ng unang apat na yugto: $s-$, $p-$ at $d-$elemento. Ang elektronikong pagsasaayos ng atom. Ground at excited na estado ng mga atom

Ang konsepto ng isang atom ay lumitaw sa sinaunang mundo upang italaga ang mga particle ng bagay. Sa Griyego, ang atom ay nangangahulugang "hindi mahahati".

Mga electron

Ang Irish physicist na si Stoney, batay sa mga eksperimento, ay dumating sa konklusyon na ang kuryente ay dinadala ng pinakamaliit na mga particle na umiiral sa mga atomo ng lahat ng mga elemento ng kemikal. Noong $1891$, iminungkahi ni Stoney na tawagan ang mga particle na ito mga electron, na sa Griyego ay nangangahulugang "amber".

Ilang taon pagkatapos makuha ng electron ang pangalan nito, pinatunayan ng English physicist na si Joseph Thomson at French physicist na si Jean Perrin na ang mga electron ay may negatibong singil. Ito ang pinakamaliit na negatibong singil, na sa kimika ay kinukuha bilang yunit na $(–1)$. Nagawa pa ni Thomson na matukoy ang bilis ng electron (ito ay katumbas ng bilis ng liwanag - $300,000$ km/s) at ang masa ng electron (ito ay $1836$ beses na mas mababa kaysa sa masa ng hydrogen atom).

Ikinonekta nina Thomson at Perrin ang mga pole ng kasalukuyang pinagmumulan ng dalawang metal plate - isang katod at isang anode, na ibinebenta sa isang glass tube, kung saan ang hangin ay lumikas. Kapag ang isang boltahe na humigit-kumulang 10 libong boltahe ay inilapat sa mga plato ng elektrod, ang isang maliwanag na paglabas ay kumislap sa tubo, at ang mga particle ay lumipad mula sa katod (negatibong poste) patungo sa anode (positibong poste), na unang tinawag ng mga siyentipiko. cathode ray, at pagkatapos ay nalaman na ito ay isang stream ng mga electron. Ang mga electron, na tumama sa mga espesyal na sangkap na inilapat, halimbawa, sa screen ng TV, ay nagdudulot ng glow.

Ang konklusyon ay ginawa: ang mga electron ay tumakas mula sa mga atomo ng materyal kung saan ginawa ang katod.

Ang mga libreng electron o ang kanilang flux ay maaari ding makuha sa iba pang mga paraan, halimbawa, sa pamamagitan ng pag-init ng isang metal wire o sa pamamagitan ng pagbagsak ng liwanag sa mga metal na nabuo ng mga elemento ng pangunahing subgroup ng pangkat I ng periodic table (halimbawa, cesium).

Ang estado ng mga electron sa isang atom

Ang estado ng isang electron sa isang atom ay nauunawaan bilang isang set ng impormasyon tungkol sa enerhiya tiyak na elektron sa space kung saan ito matatagpuan. Alam na natin na ang isang electron sa isang atom ay walang trajectory of motion, i.e. mapag-usapan lang mga probabilidad paghahanap nito sa espasyo sa paligid ng nucleus. Maaari itong matatagpuan sa anumang bahagi ng puwang na ito na nakapalibot sa nucleus, at ang kabuuan ng iba't ibang mga posisyon nito ay itinuturing na isang electron cloud na may tiyak na negatibong density ng singil. Sa makasagisag na paraan, maiisip ito bilang mga sumusunod: kung posible na kunan ng larawan ang posisyon ng isang elektron sa isang atom sa daan-daang o milyon-milyong bahagi ng isang segundo, tulad ng sa isang photo finish, kung gayon ang elektron sa naturang mga litrato ay kakatawanin bilang isang punto. Ang pag-overlay ng hindi mabilang na mga larawan ay magreresulta sa isang larawan ng isang electron cloud na may pinakamataas na density kung saan mayroong karamihan sa mga puntong ito.

Ang figure ay nagpapakita ng isang "cut" ng tulad ng isang electron density sa isang hydrogen atom na dumadaan sa nucleus, at isang globo ay bounded sa pamamagitan ng isang putol-putol na linya, sa loob kung saan ang posibilidad ng paghahanap ng isang electron ay $90%$. Ang contour na pinakamalapit sa nucleus ay sumasaklaw sa rehiyon ng espasyo kung saan ang posibilidad na makahanap ng isang electron ay $10%$, ang posibilidad na makahanap ng electron sa loob ng pangalawang contour mula sa nucleus ay $20%$, sa loob ng pangatlo - $≈30 %$, atbp. Mayroong ilang kawalan ng katiyakan sa estado ng elektron. Upang makilala ang espesyal na estadong ito, ipinakilala ng German physicist na si W. Heisenberg ang konsepto ng prinsipyo ng kawalan ng katiyakan, ibig sabihin. nagpakita na imposibleng matukoy nang sabay-sabay at eksakto ang enerhiya at lokasyon ng elektron. Kung mas tumpak na natutukoy ang enerhiya ng isang elektron, mas hindi tiyak ang posisyon nito, at kabaliktaran, nang matukoy ang posisyon, imposibleng matukoy ang enerhiya ng elektron. Ang rehiyon ng posibilidad ng pagtuklas ng elektron ay walang malinaw na mga hangganan. Gayunpaman, posible na iisa ang espasyo kung saan ang posibilidad na makahanap ng isang elektron ay pinakamataas.

Ang espasyo sa paligid ng atomic nucleus, kung saan ang elektron ay malamang na matatagpuan, ay tinatawag na orbital.

Naglalaman ito ng humigit-kumulang $90%$ ng electron cloud, na nangangahulugan na humigit-kumulang $90%$ ng oras na ang electron ay nasa bahaging ito ng espasyo. Ayon sa anyo, $4$ ng kasalukuyang kilalang mga uri ng orbital ay nakikilala, na tinutukoy ng mga letrang Latin na $s, p, d$ at $f$. Ang isang graphic na representasyon ng ilang mga anyo ng mga elektronikong orbital ay ipinapakita sa figure.

Ang pinakamahalagang katangian ng paggalaw ng isang elektron sa isang tiyak na orbit ay ang enerhiya ng koneksyon nito sa nucleus. Ang mga electron na may katulad na mga halaga ng enerhiya ay bumubuo ng isang solong elektronikong layer, o antas ng enerhiya. Ang mga antas ng enerhiya ay binibilang simula sa nucleus: $1, 2, 3, 4, 5, 6$ at $7$.

Ang isang integer $n$ na nagsasaad ng bilang ng antas ng enerhiya ay tinatawag na pangunahing quantum number.

Ito ay nagpapakilala sa enerhiya ng mga electron na sumasakop sa isang naibigay na antas ng enerhiya. Ang mga electron ng unang antas ng enerhiya, na pinakamalapit sa nucleus, ay may pinakamababang enerhiya. Kung ikukumpara sa mga electron ng unang antas, ang mga electron ng susunod na antas ay nailalarawan sa pamamagitan ng isang malaking halaga ng enerhiya. Dahil dito, ang mga electron ng panlabas na antas ay hindi gaanong nakagapos sa nucleus ng atom.

Ang bilang ng mga antas ng enerhiya (electronic layer) sa isang atom ay katumbas ng bilang ng panahon sa sistema ng D. I. Mendeleev, kung saan nabibilang ang elemento ng kemikal: ang mga atomo ng mga elemento ng unang panahon ay may isang antas ng enerhiya; ang pangalawang panahon - dalawa; ikapitong yugto - pito.

Ang pinakamalaking bilang ng mga electron sa antas ng enerhiya ay tinutukoy ng formula:

kung saan ang $N$ ay ang pinakamataas na bilang ng mga electron; Ang $n$ ay ang level number, o ang pangunahing quantum number. Dahil dito: ang unang antas ng enerhiya na pinakamalapit sa nucleus ay maaaring maglaman ng hindi hihigit sa dalawang electron; sa pangalawa - hindi hihigit sa $8; sa pangatlo - hindi hihigit sa $18$; sa ikaapat - hindi hihigit sa $32$. At paano naman, ang mga antas ng enerhiya (electronic layers) ay nakaayos?

Simula sa ikalawang antas ng enerhiya $(n = 2)$, ang bawat isa sa mga antas ay nahahati sa mga sublevel (mga sublayer), na bahagyang naiiba sa bawat isa sa pamamagitan ng nagbubuklod na enerhiya sa nucleus.

Ang bilang ng mga sublevel ay katumbas ng halaga ng pangunahing quantum number: ang unang antas ng enerhiya ay may isang sub level; ang pangalawa - dalawa; pangatlo - tatlo; ang pang-apat ay apat. Ang mga sublevel, naman, ay nabuo ng mga orbital.

Ang bawat halaga ng $n$ ay tumutugma sa bilang ng mga orbital na katumbas ng $n^2$. Ayon sa data na ipinakita sa talahanayan, posibleng masubaybayan ang kaugnayan sa pagitan ng pangunahing quantum number na $n$ at ang bilang ng mga sublevel, ang uri at bilang ng mga orbital, at ang maximum na bilang ng mga electron sa bawat sublevel at level.

Pangunahing numero ng quantum, mga uri at bilang ng mga orbital, maximum na bilang ng mga electron sa mga sublevel at antas.

Antas ng enerhiya $(n)$	Bilang ng mga sublevel na katumbas ng $n$	Uri ng orbital	Bilang ng mga orbital		Pinakamataas na bilang ng mga electron
			sa sublevel	sa antas na katumbas ng $n^2$	sa sublevel	sa antas na katumbas ng $n^2$
$K(n=1)$	$1$	$1s$	$1$	$1$	$2$	$2$
$L(n=2)$	$2$	$2s$	$1$	$4$	$2$	$8$
		$2p$	$3$		$6$
$M(n=3)$	$3$	$3s$	$1$	$9$	$2$	$18$
		$3p$	$3$		$6$
		$3d$	$5$		$10$
$N(n=4)$	$4$	$4s$	$1$	$16$	$2$	$32$
		$4p$	$3$		$6$
		$4d$	$5$		$10$
		$4f$	$7$		$14$

Nakaugalian na magtalaga ng mga sublevel sa mga letrang Latin, gayundin ang hugis ng mga orbital kung saan binubuo ang mga ito: $s, p, d, f$. Kaya:

• $s$-sublevel - ang unang sublevel ng bawat energy level na pinakamalapit sa atomic nucleus, ay binubuo ng isang $s$-orbital;
• $p$-sublevel - ang pangalawang sublevel ng bawat isa, maliban sa una, energy level, ay binubuo ng tatlong $p$-orbitals;
• $d$-sublevel - ang ikatlong sublevel ng bawat isa, simula sa ikatlong antas ng enerhiya, ay binubuo ng limang $d$-orbital;
• Ang $f$-sublevel ng bawat isa, simula sa ikaapat na antas ng enerhiya, ay binubuo ng pitong $f$-orbital.

atom nucleus

Ngunit hindi lamang mga electron ang bahagi ng mga atomo. Natuklasan ng physicist na si Henri Becquerel na ang isang natural na mineral na naglalaman ng uranium salt ay naglalabas din ng hindi kilalang radiation, na nagbibigay-liwanag sa mga photographic film na sarado mula sa liwanag. Ang kababalaghang ito ay tinawag radioactivity.

May tatlong uri ng radioactive rays:

1. $α$-ray, na binubuo ng $α$-particle na may singil na $2$ beses na mas malaki kaysa sa singil ng isang electron, ngunit may positibong senyales, at mass na $4$ beses na mas malaki kaysa sa mass ng isang hydrogen atom;
2. Ang $β$-ray ay isang stream ng mga electron;
3. Ang $γ$-ray ay mga electromagnetic wave na may maliit na masa na hindi nagdadala ng electric charge.

Dahil dito, ang atom ay may isang kumplikadong istraktura - ito ay binubuo ng isang positibong sisingilin na nucleus at mga electron.

Paano nakaayos ang atom?

Noong 1910 sa Cambridge, malapit sa London, pinag-aralan ni Ernest Rutherford kasama ng kanyang mga estudyante at kasamahan ang pagkalat ng $α$ na mga particle na dumadaan sa manipis na gintong foil at nahuhulog sa screen. Ang mga particle ng Alpha ay karaniwang lumihis mula sa orihinal na direksyon sa pamamagitan lamang ng isang degree, na nagpapatunay, tila, ang pagkakapareho at pagkakapareho ng mga katangian ng mga atomo ng ginto. At biglang napansin ng mga mananaliksik na ang ilang $α$-particle ay biglang nagbago ng direksyon ng kanilang landas, na parang tumatakbo sa ilang uri ng balakid.

Sa pamamagitan ng paglalagay ng screen sa harap ng foil, natukoy ni Rutherford ang kahit na ang mga bihirang kaso kapag ang $α$-particle, na sinasalamin mula sa mga gintong atomo, ay lumipad sa kabilang direksyon.

Ipinakita ng mga kalkulasyon na ang naobserbahang mga phenomena ay maaaring mangyari kung ang buong masa ng atom at lahat ng positibong singil nito ay puro sa isang maliit na gitnang nucleus. Ang radius ng nucleus, tulad ng nangyari, ay 100,000 beses na mas maliit kaysa sa radius ng buong atom, ang lugar kung saan mayroong mga electron na may negatibong singil. Kung maglalapat tayo ng matalinghagang paghahambing, kung gayon ang buong dami ng atom ay maihahalintulad sa istadyum ng Luzhniki, at ang nucleus ay maihahalintulad sa isang bola ng soccer na matatagpuan sa gitna ng larangan.

Ang isang atom ng anumang elemento ng kemikal ay maihahambing sa isang maliit na solar system. Samakatuwid, ang gayong modelo ng atom, na iminungkahi ni Rutherford, ay tinatawag na planetaryo.

Mga proton at neutron

Lumalabas na ang maliit na atomic nucleus, kung saan ang buong masa ng atom ay puro, ay binubuo ng mga particle ng dalawang uri - mga proton at neutron.

Mga proton may singil na katumbas ng singil ng mga electron, ngunit kabaligtaran sa sign na $(+1)$, at isang masa na katumbas ng masa ng isang hydrogen atom (ito ay tinatanggap sa kimika bilang isang yunit). Ang mga proton ay tinutukoy ng $↙(1)↖(1)p$ (o $р+$). Mga neutron huwag magdala ng singil, sila ay neutral at may mass na katumbas ng masa ng isang proton, i.e. $1$. Ang mga neutron ay tinutukoy ng $↙(0)↖(1)n$ (o $n^0$).

Ang mga proton at neutron ay sama-samang tinatawag mga nucleon(mula sa lat. nucleus- core).

Ang kabuuan ng bilang ng mga proton at neutron sa isang atom ay tinatawag Pangkalahatang numero. Halimbawa, ang mass number ng isang aluminum atom:

Dahil ang masa ng elektron, na kung saan ay bale-wala, ay maaaring mapabayaan, ito ay malinaw na ang buong masa ng atom ay puro sa nucleus. Ang mga electron ay tinutukoy bilang mga sumusunod: $e↖(-)$.

Dahil ang atom ay neutral sa kuryente, halata rin iyon na ang bilang ng mga proton at electron sa isang atom ay pareho. Ito ay katumbas ng atomic number ng elementong kemikal itinalaga dito sa Periodic Table. Halimbawa, ang nucleus ng isang iron atom ay naglalaman ng $26$ proton, at $26$ na mga electron ay umiikot sa nucleus. At paano matukoy ang bilang ng mga neutron?

Tulad ng alam mo, ang masa ng isang atom ay ang kabuuan ng masa ng mga proton at neutron. Pag-alam sa ordinal na numero ng elementong $(Z)$, i.e. ang bilang ng mga proton, at ang mass number na $(A)$, katumbas ng kabuuan ng mga bilang ng mga proton at neutron, maaari mong mahanap ang bilang ng mga neutron $(N)$ gamit ang formula:

Halimbawa, ang bilang ng mga neutron sa isang iron atom ay:

$56 – 26 = 30$.

Ipinapakita ng talahanayan ang mga pangunahing katangian ng elementarya na mga particle.

Mga pangunahing katangian ng elementarya na mga particle.

isotopes

Ang mga uri ng mga atomo ng parehong elemento na may parehong nuclear charge ngunit magkaibang mga mass number ay tinatawag na isotopes.

salita isotope ay binubuo ng dalawang salitang Griyego: isos- pareho at topos- lugar, ay nangangahulugang "sinasakop ang isang lugar" (cell) sa Periodic system ng mga elemento.

Ang mga elemento ng kemikal na matatagpuan sa kalikasan ay pinaghalong isotopes. Kaya, ang carbon ay may tatlong isotopes na may mass na $12, 13, 14$; oxygen - tatlong isotopes na may mass na $16, 17, 18$, atbp.

Karaniwang ibinibigay sa Periodic system, ang kamag-anak na atomic na masa ng isang elemento ng kemikal ay ang average na halaga ng mga atomic na masa ng isang natural na halo ng mga isotopes ng isang naibigay na elemento, na isinasaalang-alang ang kanilang kamag-anak na kasaganaan sa kalikasan, samakatuwid, ang mga halaga ng Ang mga masa ng atom ay kadalasang fractional. Halimbawa, ang mga natural na chlorine atoms ay pinaghalong dalawang isotopes - $35$ (mayroong $75%$ sa kalikasan) at $37$ (may $25%$); samakatuwid, ang relatibong atomic mass ng chlorine ay $35.5$. Ang mga isotopes ng chlorine ay nakasulat tulad ng sumusunod:

$↖(35)↙(17)(Cl)$ at $↖(37)↙(17)(Cl)$

Ang mga kemikal na katangian ng chlorine isotopes ay eksaktong kapareho ng mga isotopes ng karamihan sa mga elemento ng kemikal, tulad ng potassium, argon:

$↖(39)↙(19)(K)$ at $↖(40)↙(19)(K)$, $↖(39)↙(18)(Ar)$ at $↖(40)↙(18 )(Ar)$

Gayunpaman, malaki ang pagkakaiba ng hydrogen isotopes sa mga katangian dahil sa dramatikong pagtaas ng fold sa kanilang relatibong atomic mass; binigyan pa sila ng mga indibidwal na pangalan at mga kemikal na palatandaan: protium - $↖(1)↙(1)(H)$; deuterium - $↖(2)↙(1)(H)$, o $↖(2)↙(1)(D)$; tritium - $↖(3)↙(1)(H)$, o $↖(3)↙(1)(T)$.

Ngayon ay posible nang magbigay ng moderno, mas mahigpit at siyentipikong kahulugan ng isang kemikal na elemento.

Ang elementong kemikal ay isang koleksyon ng mga atomo na may parehong nuclear charge.

Ang istraktura ng mga shell ng elektron ng mga atomo ng mga elemento ng unang apat na panahon

Isaalang-alang ang pagmamapa ng mga elektronikong pagsasaayos ng mga atomo ng mga elemento sa pamamagitan ng mga panahon ng sistema ng D. I. Mendeleev.

Mga elemento ng unang yugto.

Ang mga scheme ng elektronikong istraktura ng mga atom ay nagpapakita ng pamamahagi ng mga electron sa mga elektronikong layer (mga antas ng enerhiya).

Ang mga elektronikong formula ng mga atom ay nagpapakita ng pamamahagi ng mga electron sa mga antas ng enerhiya at mga sublevel.

Ang mga graphic na electronic formula ng mga atom ay nagpapakita ng pamamahagi ng mga electron hindi lamang sa mga antas at sublevel, kundi pati na rin sa mga orbital.

Sa isang helium atom, kumpleto ang unang layer ng elektron - mayroon itong $2$ electron.

Ang hydrogen at helium ay $s$-elemento, ang mga atomo na ito ay mayroong $s$-orbital na puno ng mga electron.

Mga elemento ng ikalawang yugto.

Para sa lahat ng elemento ng ikalawang yugto, ang unang layer ng elektron ay napupuno, at ang mga electron ay pinupuno ang $s-$ at $p$ orbital ng pangalawang layer ng elektron alinsunod sa prinsipyo ng hindi bababa sa enerhiya (unang $s$, pagkatapos ay $ p$) at ang mga tuntunin ng Pauli at Hund.

Sa neon atom, kumpleto ang pangalawang layer ng elektron - mayroon itong $8$ electron.

Mga elemento ng ikatlong yugto.

Para sa mga atomo ng mga elemento ng ikatlong yugto, ang una at pangalawang layer ng elektron ay nakumpleto, kaya ang ikatlong layer ng elektron ay napuno, kung saan ang mga electron ay maaaring sakupin ang 3s-, 3p- at 3d-sublevels.

Ang istraktura ng mga shell ng elektron ng mga atomo ng mga elemento ng ikatlong panahon.

Ang isang $3.5$-electron orbital ay nakumpleto sa magnesium atom. Ang $Na$ at $Mg$ ay $s$-mga elemento.

Para sa aluminyo at kasunod na mga elemento, ang $3d$ sublevel ay puno ng mga electron.

$↙(18)(Ar)$ Argon

$1s^2(2)s^2(2)p^6(3)s^2(3)p^6$

Sa isang argon atom, ang panlabas na layer (ang ikatlong layer ng electron) ay mayroong $8$ electron. Habang ang panlabas na layer ay nakumpleto, ngunit sa kabuuan, sa ikatlong layer ng elektron, tulad ng alam mo na, maaaring mayroong 18 mga electron, na nangangahulugan na ang mga elemento ng ikatlong yugto ay may $3d$-orbital na hindi napupunan.

Lahat ng elemento mula $Al$ hanggang $Ar$ - $p$ -mga elemento.

$s-$ at $r$ -mga elemento anyo pangunahing mga subgroup sa Periodic system.

Mga elemento ng ikaapat na yugto.

Ang mga atomo ng potasa at calcium ay may ikaapat na layer ng elektron, ang $4s$-sublevel ay napuno, dahil mayroon itong mas kaunting enerhiya kaysa sa $3d$-sublevel. Upang gawing simple ang mga graphical na electronic formula ng mga atomo ng mga elemento ng ikaapat na yugto:

1. tinutukoy namin ang graphic electronic formula ng argon bilang mga sumusunod: $Ar$;
2. hindi namin ilarawan ang mga sublevel na hindi napupunan para sa mga atom na ito.

$K, Ca$ - $s$ -mga elemento, kasama sa mga pangunahing subgroup. Para sa mga atom mula $Sc$ hanggang $Zn$, ang 3d sublevel ay puno ng mga electron. Ito ay $3d$-mga elemento. Kasama sila sa mga subgroup sa gilid, ang kanilang pre-external na layer ng elektron ay napuno, sila ay tinutukoy mga elemento ng paglipat.

Bigyang-pansin ang istraktura ng mga shell ng elektron ng chromium at tanso na mga atomo. Sa kanila, ang isang electron ay "bumagsak" mula sa $4s-$ hanggang sa $3d$ sublevel, na ipinaliwanag ng higit na katatagan ng enerhiya ng nagreresultang $3d^5$ at $3d^(10)$ na mga electronic configuration:

$↙(24)(Cr)$ $1s^(2)2s^(2)2p^(6)3s^(2)3p^(6)3d^(4) 4s^(2)…$

$↙(29)(Cu)$ $1s^(2)2s^(2)2p^(6)3s^(2)3p^(6)3d^(9)4s^(2)…$

Simbolo ng elemento, serial number, pangalan	Diagram ng elektronikong istraktura	Electronic formula	Graphic na elektronikong formula
$↙(19)(K)$ Potassium		$1s^2(2)s^2(2)p^6(3)p^6(4)s^1$
$↙(20)(C)$ Calcium		$1s^2(2)s^2(2)p^6(3)p^6(4)s^2$
$↙(21)(Sc)$ Scandium		$1s^2(2)s^2(2)p^6(3)p^6(4)s^1(3)d^1$ o $1s^2(2)s^2(2)p ^6(3)p^6(3)d^1(4)s^1$
$↙(22)(Ti)$ Titanium		$1s^2(2)s^2(2)p^6(3)p^6(4)s^2(3)d^2$ o $1s^2(2)s^2(2)p ^6(3)p^6(3)d^2(4)s^2$
$↙(23)(V)$ Vanadium		$1s^2(2)s^2(2)p^6(3)p^6(4)s^2(3)d^3$ o $1s^2(2)s^2(2)p ^6(3)p^6(3)d^3(4)s^2$
$↙(24)(Cr)$ Chrome		$1s^2(2)s^2(2)p^6(3)p^6(4)s^1(3)d^5$ o $1s^2(2)s^2(2)p ^6(3)p^6(3)d^5(4)s^1$
$↙(29)(Сu)$ Chromium		$1s^2(2)s^2(2)p^6(3)p^6(4)s^1(3)d^(10)$ o $1s^2(2)s^2(2 )p^6(3)p^6(3)d^(10)(4)s^1$
$↙(30)(Zn)$ Zinc		$1s^2(2)s^2(2)p^6(3)p^6(4)s^2(3)d^(10)$ o $1s^2(2)s^2(2 )p^6(3)p^6(3)d^(10)(4)s^2$
$↙(31)(Ga)$ Gallium		$1s^2(2)s^2(2)p^6(3)p^6(4)s^2(3)d^(10)4p^(1)$ o $1s^2(2) s^2(2)p^6(3)p^6(3)d^(10)(4)s^(2)4p^(1)$
$↙(36)(Kr)$ Krypton		$1s^2(2)s^2(2)p^6(3)p^6(4)s^2(3)d^(10)4p^6$ o $1s^2(2)s^ 2(2)p^6(3)p^6(3)d^(10)(4)s^(2)4p^6$

Sa zinc atom, ang ikatlong layer ng elektron ay kumpleto - lahat ng $3s, 3p$ at $3d$ na mga sublevel ay napunan dito, sa kabuuan mayroong $18$ ng mga electron sa kanila.

Sa mga elementong sumusunod sa zinc, ang ikaapat na layer ng elektron, ang $4p$-sublevel, ay patuloy na pinupuno. Mga elemento mula $Ga$ hanggang $Kr$ - $r$ -mga elemento.

Ang panlabas (ika-apat) na layer ng isang krypton atom ay nakumpleto, mayroon itong $8$ ng mga electron. Ngunit sa ikaapat na layer ng elektron, tulad ng alam mo, maaaring mayroong $32$ ng mga electron; ang krypton atom ay mayroon pa ring $4d-$ at $4f$-sublevel na hindi napunan.

Ang mga elemento ng ikalimang yugto ay pinupuno ang mga sublevel sa sumusunod na pagkakasunud-sunod: $5s → 4d → 5р$. At mayroon ding mga pagbubukod na nauugnay sa "pagkabigo" ng mga electron, para sa $↙(41)Nb$, $↙(42)Mo$, $↙(44)Ru$, $↙(45)Rh$, $↙( 46) Pd$, $↙(47)Ag$. Lumilitaw ang $f$ sa ikaanim at ikapitong yugto -mga elemento, ibig sabihin. mga elemento na ang $4f-$ at $5f$-sublevel ng ikatlong panlabas na electronic layer ay pinupunan, ayon sa pagkakabanggit.

$4f$ -mga elemento tinawag lanthanides.

$5f$ -mga elemento tinawag actinides.

Ang pagkakasunud-sunod ng pagpuno ng mga elektronikong sublevel sa mga atomo ng mga elemento ng ikaanim na yugto: $↙(55)Cs$ at $↙(56)Ba$ - $6s$-mga elemento; $↙(57)La ... 6s^(2)5d^(1)$ - $5d$-elemento; $↙(58)Ce$ – $↙(71)Lu - 4f$-mga elemento; $↙(72)Hf$ – $↙(80)Hg - 5d$-mga elemento; $↙(81)Т1$ – $↙(86)Rn - 6d$-mga elemento. Ngunit kahit dito mayroong mga elemento kung saan ang pagkakasunud-sunod ng pagpuno ng mga orbital ng elektron ay nilabag, na, halimbawa, ay nauugnay sa higit na katatagan ng enerhiya ng kalahati at ganap na napuno ng $f$-sublevels, i.e. $nf^7$ at $nf^(14)$.

Depende sa kung aling sublevel ng atom ang huling napuno ng mga electron, lahat ng elemento, gaya ng naintindihan mo na, ay nahahati sa apat na elektronikong pamilya, o mga bloke:

1. $s$ -mga elemento; ang $s$-sublevel ng panlabas na antas ng atom ay puno ng mga electron; Ang $s$-elemento ay kinabibilangan ng hydrogen, helium at mga elemento ng pangunahing subgroup ng mga pangkat I at II;
2. $r$ -mga elemento; ang $p$-sublevel ng panlabas na antas ng atom ay puno ng mga electron; Ang mga $p$-elemento ay kinabibilangan ng mga elemento ng pangunahing subgroup ng mga pangkat III–VIII;
3. $d$ -mga elemento; ang $d$-sublevel ng preexternal na antas ng atom ay puno ng mga electron; Ang $d$-mga elemento ay kinabibilangan ng mga elemento ng pangalawang subgroup ng mga pangkat I–VIII, i.e. mga elemento ng intercalated na dekada ng malalaking panahon na matatagpuan sa pagitan ng $s-$ at $p-$element. Tinatawag din sila mga elemento ng paglipat;
4. $f$ -mga elemento;$f-$sublevel ng ikatlong antas ng atom sa labas ay puno ng mga electron; kabilang dito ang lanthanides at actinides.

Ang elektronikong pagsasaayos ng atom. Ground at excited na estado ng mga atom

Itinatag iyon ng Swiss physicist na si W. Pauli noong $1925$ Ang isang atom ay maaaring magkaroon ng hindi hihigit sa dalawang electron sa isang orbital. pagkakaroon ng opposite (antiparallel) spins (isinalin mula sa English bilang spindle), i.e. nagtataglay ng gayong mga katangian na maaaring maisip na may kondisyon bilang ang pag-ikot ng isang electron sa paligid ng haka-haka na axis nito clockwise o counterclockwise. Ang prinsipyong ito ay tinatawag ang prinsipyo ni Pauli.

Kung mayroong isang elektron sa isang orbital, kung gayon ito ay tinatawag walang kaparehas, kung dalawa, ito ipinares na mga electron, ibig sabihin. mga electron na may kabaligtaran na mga spin.

Ang figure ay nagpapakita ng isang diagram ng paghahati ng mga antas ng enerhiya sa mga sublevel.

$s-$ Orbital, tulad ng alam mo na, ay may spherical na hugis. Ang hydrogen atom na electron $(n = 1)$ ay matatagpuan sa orbital na ito at hindi ipinares. Ayon dito ang kanyang elektronikong pormula, o elektronikong pagsasaayos, ay nakasulat nang ganito: $1s^1$. Sa mga elektronikong formula, ang bilang ng antas ng enerhiya ay ipinahiwatig ng numero sa harap ng titik $ (1 ...) $, ang sublevel (uri ng orbital) ay tinutukoy ng letrang Latin, at ang numerong isinulat sa sa kanan ng titik (bilang isang exponent) ay nagpapakita ng bilang ng mga electron sa sublevel.

Para sa isang helium atom He, na mayroong dalawang magkapares na electron sa parehong $s-$orbital, ang formula na ito ay: $1s^2$. Ang electron shell ng helium atom ay kumpleto at napaka-stable. Ang helium ay isang marangal na gas. Ang pangalawang antas ng enerhiya na $(n = 2)$ ay may apat na orbital, isang $s$ at tatlong $p$. Ang pangalawang antas na $s$-orbital na mga electron ($2s$-orbital) ay may mas mataas na enerhiya, dahil ay matatagpuan sa mas malaking distansya mula sa nucleus kaysa sa mga electron ng $1s$-orbital $(n = 2)$. Sa pangkalahatan, para sa bawat halaga ng $n$ mayroong isang $s-$orbital, ngunit may katumbas na halaga ng electron energy dito at, samakatuwid, na may katumbas na diameter, lumalaki bilang halaga ng $n$.$s- Ang pagtaas ng $Orbital, tulad ng alam mo na , ay may spherical na hugis. Ang hydrogen atom na electron $(n = 1)$ ay matatagpuan sa orbital na ito at hindi ipinares. Samakatuwid, ang electronic formula nito, o electronic configuration, ay nakasulat bilang mga sumusunod: $1s^1$. Sa mga elektronikong formula, ang bilang ng antas ng enerhiya ay ipinahiwatig ng numero sa harap ng titik $ (1 ...) $, ang sublevel (uri ng orbital) ay tinutukoy ng letrang Latin, at ang numerong isinulat sa sa kanan ng titik (bilang isang exponent) ay nagpapakita ng bilang ng mga electron sa sublevel.

Para sa isang helium atom na $He$, na mayroong dalawang magkapares na electron sa parehong $s-$orbital, ang formula na ito ay: $1s^2$. Ang electron shell ng helium atom ay kumpleto at napaka-stable. Ang helium ay isang marangal na gas. Ang pangalawang antas ng enerhiya na $(n = 2)$ ay may apat na orbital, isang $s$ at tatlong $p$. Ang mga electron ng $s-$orbitals ng ikalawang antas ($2s$-orbitals) ay may mas mataas na enerhiya, dahil ay matatagpuan sa mas malaking distansya mula sa nucleus kaysa sa mga electron ng $1s$-orbital $(n = 2)$. Sa pangkalahatan, para sa bawat halaga ng $n$ mayroong isang $s-$orbital, ngunit may katumbas na halaga ng enerhiya ng elektron dito at, samakatuwid, na may katumbas na diameter, lumalaki habang tumataas ang halaga ng $n$.

$r-$ Orbital Ito ay may hugis ng isang dumbbell, o dami ng walo. Ang lahat ng tatlong $p$-orbital ay matatagpuan sa atom na pare-parehong patayo sa mga spatial na coordinate na iginuhit sa pamamagitan ng nucleus ng atom. Dapat itong muling bigyang-diin na ang bawat antas ng enerhiya (electronic layer), simula sa $n= 2$, ay may tatlong $p$-orbital. Habang tumataas ang halaga ng $n$, sinasakop ng mga electron ang $p$-orbital na matatagpuan sa malalayong distansya mula sa nucleus at nakadirekta sa kahabaan ng $x, y, z$ axes.

Para sa mga elemento ng ikalawang yugto na $(n = 2)$, ang una ay napunan ng $s$-orbital, at pagkatapos ay tatlong $p$-orbital; electronic formula $Li: 1s^(2)2s^(1)$. Ang $2s^1$ na electron ay hindi gaanong nakagapos sa atomic nucleus, kaya madaling maibigay ito ng lithium atom (tulad ng naaalala mo, ang prosesong ito ay tinatawag na oxidation), na nagiging lithium ion na $Li^+$.

Sa beryllium atom Be, ang ikaapat na electron ay inilalagay din sa $2s$ orbital: $1s^(2)2s^(2)$. Ang dalawang panlabas na electron ng beryllium atom ay madaling matanggal - $B^0$ ay na-oxidize sa $Be^(2+)$ cation.

Ang ikalimang electron ng boron atom ay sumasakop sa $2p$-orbital: $1s^(2)2s^(2)2p^(1)$. Susunod, ang $2p$-orbitals ng $C, N, O, F$ na mga atomo ay napuno, na nagtatapos sa neon noble gas: $1s^(2)2s^(2)2p^(6)$.

Para sa mga elemento ng ikatlong yugto, ang $3s-$ at $3p$-orbital ay pinupunan, ayon sa pagkakabanggit. Limang $d$-orbital ng ikatlong antas ang nananatiling libre:

$↙(11)Na 1s^(2)2s^(2)2p^(6)3s^(1)$,

$↙(17)Cl 1s^(2)2s^(2)2p^(6)3s^(2)3p^(5)$,

$↙(18)Ar 1s^(2)2s^(2)2p^(6)3s^(2)3p^(6)$.

Minsan, sa mga diagram na naglalarawan sa pamamahagi ng mga electron sa mga atomo, ang bilang lamang ng mga electron sa bawat antas ng enerhiya ay ipinahiwatig, i.e. sumulat ng pinaikling mga elektronikong formula ng mga atom ng mga elemento ng kemikal, sa kaibahan sa mga buong elektronikong formula sa itaas, halimbawa:

$↙(11)Na 2, 8, 1;$ $↙(17)Cl 2, 8, 7;$ $↙(18)Ar 2, 8, 8$.

Para sa mga elemento ng malalaking yugto (ika-apat at ikalima), ang unang dalawang electron ay sumasakop ayon sa pagkakabanggit $4s-$ at $5s$-orbitals: $↙(19)K 2, 8, 8, 1;$ $↙(38)Sr 2 , 8, 18, 8, 2$. Simula sa ikatlong elemento ng bawat malaking panahon, ang susunod na sampung electron ay mapupunta sa nakaraang $3d-$ at $4d-$orbitals, ayon sa pagkakabanggit (para sa mga elemento ng pangalawang subgroup): $↙(23)V 2, 8, 11 , 2;$ $↙( 26)Fr 2, 8, 14, 2;$ $↙(40)Zr 2, 8, 18, 10, 2;$ $↙(43)Tc 2, 8, 18, 13, 2$. Bilang panuntunan, kapag napunan ang nakaraang $d$-sublevel, magsisimulang punan ang panlabas (ayon sa pagkakabanggit $4p-$ at $5p-$) $p-$sublevel: $↙(33)Bilang 2, 8, 18, 5;$ $ ↙(52)Te 2, 8, 18, 18, 6$.

Para sa mga elemento ng malalaking yugto - ang ikaanim at hindi kumpletong ikapito - ang mga elektronikong antas at sublevel ay puno ng mga electron, bilang panuntunan, tulad ng sumusunod: ang unang dalawang electron ay pumapasok sa panlabas na $s-$sublevel: $↙(56)Ba 2, 8 , 18, 18, 8, 2;$ $↙(87)Fr 2, 8, 18, 32, 18, 8, 1$; ang susunod na isang electron (para sa $La$ at $Ca$) sa nakaraang $d$-sublevel: $↙(57)La 2, 8, 18, 18, 9, 2$ at $↙(89)Ac 2, 8, 18, 32, 18, 9, 2$.

Pagkatapos ang susunod na $14$ electron ay papasok sa ikatlong antas ng enerhiya mula sa labas, ang $4f$ at $5f$ orbital ng mga lantonides at actinides, ayon sa pagkakabanggit: $↙(64)Gd 2, 8, 18, 25, 9, 2 ;$ $↙(92 )U 2, 8, 18, 32, 21, 9, 2$.

Pagkatapos, ang pangalawang antas ng enerhiya mula sa labas ($d$-sublevel) ay magsisimulang mabuo muli para sa mga elemento ng mga side subgroup: $↙(73)Ta 2, 8, 18, 32, 11, 2;$ $↙( 104)Rf 2, 8, 18 , 32, 32, 10, 2$. At, sa wakas, pagkatapos lamang na ang $d$-sublevel ay ganap na mapuno ng sampung electron, ang $p$-sublevel ay mapupuno muli: $↙(86)Rn 2, 8, 18, 32, 18, 8$.

Kadalasan, ang istraktura ng mga shell ng elektron ng mga atom ay inilalarawan gamit ang enerhiya o mga cell ng quantum - isinulat nila ang tinatawag na mga graphic na elektronikong formula. Para sa talaang ito, ang sumusunod na notasyon ay ginagamit: ang bawat quantum cell ay tinutukoy ng isang cell na tumutugma sa isang orbital; ang bawat elektron ay ipinahiwatig ng isang arrow na tumutugma sa direksyon ng pag-ikot. Kapag nagsusulat ng isang graphical na electronic formula, dalawang panuntunan ang dapat tandaan: Prinsipyo ni Pauli, ayon sa kung saan ang isang cell (orbital) ay maaaring magkaroon ng hindi hihigit sa dalawang electron, ngunit may mga antiparallel spins, at F. Pamumuno ni Hund, ayon sa kung saan ang mga electron ay sumasakop sa mga libreng cell muna nang paisa-isa at sa parehong oras ay may parehong halaga ng pag-ikot, at pagkatapos lamang ay magkapares, ngunit ang mga pag-ikot, ayon sa prinsipyo ng Pauli, ay magiging magkasalungat na direksyon.

Gawain 1. Isulat ang mga elektronikong pagsasaayos ng mga sumusunod na elemento: N, Si, F e, Kr , Te, W .

Solusyon. Ang enerhiya ng mga atomic orbital ay tumataas sa sumusunod na pagkakasunud-sunod:

1s 2s 2p 3s 3p 4s 3d 4p 5s 4d 5p 6s 4f 5d 6p 7s 5f 6d .

Sa bawat s-shell (isang orbital) ay maaaring magkaroon ng hindi hihigit sa dalawang electron, sa p-shell (tatlong orbital) - hindi hihigit sa anim, sa d-shell (limang orbital) - hindi hihigit sa 10 at sa f-shell (pitong orbital) - hindi hihigit sa 14.

Sa ground state ng isang atom, ang mga electron ay sumasakop sa mga orbital na may pinakamababang enerhiya. Ang bilang ng mga electron ay katumbas ng singil ng nucleus (ang atom sa kabuuan ay neutral) at ang serial number ng elemento. Halimbawa, ang nitrogen atom ay may 7 electron, dalawa sa mga ito ay nasa 1s orbitals, dalawa ay nasa 2s orbitals, at ang natitirang tatlong electron ay nasa 2p orbitals. Ang elektronikong pagsasaayos ng nitrogen atom:

7 N : 1s 2 2s 2 2p 3 . Mga elektronikong pagsasaayos ng iba pang mga elemento:

14 Si: 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 2 ,

26 F e : 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 3d 6 ,

36 K r: 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 3d 10 3p 6 ,

52 Mga : 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 3d 10 3p 6 5s 2 4d 10 5p 4 ,

74 Mga : 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 3d 10 3p 6 5s 2 4d 10 5p 6 6s 2 4f 14 5d 4 .

Gawain 2. Aling mga inert na gas at mga ion kung aling mga elemento ang may parehong elektronikong pagsasaayos gaya ng particle na nagreresulta mula sa pag-alis ng lahat ng valence electron mula sa calcium atom?

Solusyon. Ang electron shell ng calcium atom ay may istraktura 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 . Kapag ang dalawang valence electron ay inalis, ang isang Ca 2+ ion ay nabuo na may pagsasaayos na 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 . Ang isang atom ay may parehong elektronikong pagsasaayos Ar at mga ion S 2-, Cl -, K +, Sc 3+, atbp.

Gawain 3. Maaari bang ang mga electron ng Al 3+ ion ay nasa mga sumusunod na orbital: a) 2p; b) 1r; c) 3d?

Solusyon. Electronic na configuration ng aluminum atom: 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 1 . Ang Al 3+ ion ay nabuo sa pag-alis ng tatlong valence electron mula sa isang aluminum atom at may elektronikong configuration 1s 2 2s 2 2p 6 .

a) ang mga electron ay nasa 2p orbital na;

b) alinsunod sa mga paghihigpit na ipinataw sa quantum number l (l = 0, 1, ... n -1), sa n = 1, tanging ang halaga l = 0 ang posible, samakatuwid, ang 1p orbital ay hindi umiiral ;

c) ang mga electron ay maaaring nasa 3d orbital kung ang ion ay nasa isang excited na estado.

Gawain 4. Isulat ang elektronikong pagsasaayos ng neon atom sa unang nasasabik na estado.

Solusyon. Ang electronic configuration ng neon atom sa ground state ay 1s 2 2s 2 2p 6 . Ang unang nasasabik na estado ay nakuha sa pamamagitan ng paglipat ng isang electron mula sa pinakamataas na orbital (2p) hanggang sa pinakamababang libreng orbital (3s). Ang electronic configuration ng neon atom sa unang excited na estado ay 1s 2 2s 2 2p 5 3s 1 .

Gawain 5. Ano ang komposisyon ng nuclei ng isotopes 12 C at 13 C, 14 N at 15 N?

Solusyon. Ang bilang ng mga proton sa nucleus ay katumbas ng atomic number ng elemento at pareho para sa lahat ng isotopes ng elementong ito. Ang bilang ng mga neutron ay katumbas ng numero ng masa (ipinahiwatig sa kaliwang itaas ng numero ng elemento) na binawasan ang bilang ng mga proton. Ang iba't ibang isotopes ng parehong elemento ay may iba't ibang bilang ng mga neutron.

Ang komposisyon ng mga nuclei na ito:

12 C: 6p + 6n; 13 C: 6p + 7n; 14 N : 7p + 7n ; 15N: 7p + 8n.

Elektronikong pagsasaayos ang atom ay isang numerical na representasyon ng mga electron orbital nito. Ang mga electron orbital ay mga rehiyon ng iba't ibang hugis na matatagpuan sa paligid ng atomic nucleus, kung saan ito ay mathematically probable na ang isang electron ay matatagpuan. Nakakatulong ang electronic configuration na mabilis at madaling sabihin sa mambabasa kung gaano karaming mga electron orbital ang mayroon ang isang atom, pati na rin matukoy ang bilang ng mga electron sa bawat orbital. Matapos basahin ang artikulong ito, ikaw ay makabisado ang paraan ng pag-compile ng mga elektronikong pagsasaayos.

Mga hakbang

Pamamahagi ng mga electron gamit ang periodic system ng D. I. Mendeleev

Hanapin ang atomic number ng iyong atom. Ang bawat atom ay may tiyak na bilang ng mga electron na nauugnay dito. Hanapin ang simbolo para sa iyong atom sa periodic table. Ang atomic number ay isang positibong integer na nagsisimula sa 1 (para sa hydrogen) at tumataas ng isa para sa bawat kasunod na atom. Ang atomic number ay ang bilang ng mga proton sa isang atom, at samakatuwid ito rin ang bilang ng mga electron sa isang atom na may zero charge.

Tukuyin ang singil ng isang atom. Ang mga neutral na atom ay magkakaroon ng parehong bilang ng mga electron tulad ng ipinapakita sa periodic table. Gayunpaman, ang mga sisingilin na atom ay magkakaroon ng mas marami o mas kaunting mga electron, depende sa laki ng kanilang singil. Kung nagtatrabaho ka sa isang naka-charge na atom, magdagdag o magbawas ng mga electron tulad ng sumusunod: magdagdag ng isang electron para sa bawat negatibong singil at ibawas ang isa para sa bawat positibong singil.

• Halimbawa, ang isang sodium atom na may singil na -1 ay magkakaroon ng dagdag na elektron at saka sa base atomic number nito na 11. Sa madaling salita, ang isang atom ay magkakaroon ng 12 electron sa kabuuan.
• Kung pinag-uusapan natin ang tungkol sa isang sodium atom na may singil na +1, ang isang electron ay dapat ibawas mula sa base atomic number 11. Kaya ang atom ay magkakaroon ng 10 electron.

1. Kabisaduhin ang pangunahing listahan ng mga orbital. Habang tumataas ang bilang ng mga electron sa isang atom, pinupuno nila ang iba't ibang mga sublevel ng shell ng elektron ng atom ayon sa isang tiyak na pagkakasunud-sunod. Ang bawat sublevel ng electron shell, kapag napuno, ay naglalaman ng pantay na bilang ng mga electron. Mayroong mga sumusunod na sublevel:

   Unawain ang electronic configuration record. Ang mga electronic configuration ay isinulat upang malinaw na ipakita ang bilang ng mga electron sa bawat orbital. Ang mga orbital ay nakasulat nang sunud-sunod, na may bilang ng mga atom sa bawat orbital na nakasulat bilang isang superscript sa kanan ng pangalan ng orbital. Ang nakumpletong electronic configuration ay may anyo ng pagkakasunod-sunod ng mga sublevel na pagtatalaga at superscript.

   • Narito, halimbawa, ang pinakasimpleng electronic configuration: 1s 2 2s 2 2p 6 . Ipinapakita ng configuration na ito na mayroong dalawang electron sa 1s sublevel, dalawang electron sa 2s sublevel, at anim na electron sa 2p sublevel. 2 + 2 + 6 = 10 electron sa kabuuan. Ito ang electronic configuration ng neutral na neon atom (neon atomic number ay 10).

2. Alalahanin ang pagkakasunud-sunod ng mga orbital. Tandaan na ang mga orbit ng elektron ay binibilang sa pataas na pagkakasunud-sunod ng numero ng shell ng elektron, ngunit nakaayos sa pataas na pagkakasunud-sunod ng enerhiya. Halimbawa, ang isang napunong 4s 2 orbital ay may mas kaunting enerhiya (o mas kaunting kadaliang kumilos) kaysa sa isang bahagyang napuno o napuno na 3d 10, kaya ang 4s na orbital ay unang nakasulat. Kapag alam mo na ang pagkakasunud-sunod ng mga orbital, madali mong mapupunan ang mga ito ayon sa bilang ng mga electron sa atom. Ang pagkakasunud-sunod kung saan napuno ang mga orbital ay ang mga sumusunod: 1s, 2s, 2p, 3s, 3p, 4s, 3d, 4p, 5s, 4d, 5p, 6s, 4f, 5d, 6p, 7s, 5f, 6d, 7p.

   • Ang elektronikong pagsasaayos ng isang atom kung saan ang lahat ng orbital ay napupunan ay magkakaroon ng sumusunod na anyo: 10 7p 6
   • Tandaan na ang notasyon sa itaas, kapag napuno ang lahat ng orbit, ay ang pagsasaayos ng elektron ng elementong Uuo (ununoctium) 118, ang pinakamataas na may bilang na atom sa Periodic Table. Samakatuwid, ang elektronikong pagsasaayos na ito ay naglalaman ng lahat ng kasalukuyang kilalang mga elektronikong sublevel ng isang atom na neutral na sisingilin.

3. Punan ang mga orbital ayon sa bilang ng mga electron sa iyong atom. Halimbawa, kung gusto nating isulat ang elektronikong pagsasaayos ng isang neutral na calcium atom, kailangan nating magsimula sa pamamagitan ng pagtingin sa atomic number nito sa periodic table. Ang atomic number nito ay 20, kaya isusulat namin ang pagsasaayos ng isang atom na may 20 electron ayon sa pagkakasunud-sunod sa itaas.

   • Punan ang mga orbital sa pagkakasunud-sunod sa itaas hanggang sa maabot mo ang ikadalawampung elektron. Ang unang 1s orbital ay magkakaroon ng dalawang electron, ang 2s orbital ay magkakaroon din ng dalawa, ang 2p orbital ay magkakaroon ng anim, ang 3s orbital ay magkakaroon ng dalawa, ang 3p orbital ay magkakaroon ng 6, at ang 4s orbital ay magkakaroon ng 2 (2 + 2 + 6 +2 +6 + 2 = 20 .) Sa madaling salita, ang electronic configuration ng calcium ay may anyo: 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 .
   • Tandaan na ang mga orbital ay nasa pataas na pagkakasunud-sunod ng enerhiya. Halimbawa, kapag handa ka nang lumipat sa ika-4 na antas ng enerhiya, isulat muna ang 4s orbital, at pagkatapos 3d. Pagkatapos ng ikaapat na antas ng enerhiya, lumipat ka sa ikalima, kung saan ang parehong pagkakasunud-sunod ay paulit-ulit. Nangyayari lamang ito pagkatapos ng ikatlong antas ng enerhiya.

4. Gamitin ang periodic table bilang visual cue. Marahil ay napansin mo na na ang hugis ng periodic table ay tumutugma sa pagkakasunud-sunod ng mga electronic sublevel sa mga electronic configuration. Halimbawa, ang mga atom sa pangalawang column mula sa kaliwa ay palaging nagtatapos sa "s 2", habang ang mga atom sa kanang gilid ng manipis na gitnang seksyon ay palaging nagtatapos sa "d 10", at iba pa. Gamitin ang periodic table bilang isang visual na gabay sa pagsusulat ng mga configuration - dahil ang pagkakasunud-sunod kung saan mo idaragdag sa mga orbital ay tumutugma sa iyong posisyon sa talahanayan. Tingnan sa ibaba:

   • Sa partikular, ang dalawang pinakakaliwang column ay naglalaman ng mga atom na ang mga elektronikong configuration ay nagtatapos sa mga s-orbital, ang kanang bahagi ng talahanayan ay naglalaman ng mga atom na ang mga configuration ay nagtatapos sa mga p-orbital, at sa ibaba ng mga atom ay nagtatapos sa f-orbitals.
   • Halimbawa, kapag isinulat mo ang electronic configuration ng chlorine, isipin ang ganito: "Ang atom na ito ay matatagpuan sa ikatlong hanay (o "period") ng periodic table. Ito ay matatagpuan din sa ikalimang pangkat ng orbital block p ng periodic table. Samakatuwid, ang electronic configuration nito ay magtatapos sa. ..3p 5
   • Tandaan na ang mga elemento sa d at f orbital na rehiyon ng talahanayan ay may mga antas ng enerhiya na hindi tumutugma sa panahon kung saan sila matatagpuan. Halimbawa, ang unang hilera ng isang bloke ng mga elemento na may d-orbital ay tumutugma sa 3d orbital, bagaman ito ay matatagpuan sa ika-4 na yugto, at ang unang hilera ng mga elemento na may f-orbital ay tumutugma sa 4f orbital, sa kabila ng katotohanan na ito ay matatagpuan sa ika-6 na yugto.

5. Alamin ang mga pagdadaglat para sa pagsusulat ng mahabang electronic configuration. Tinatawag ang mga atomo sa kanang bahagi ng periodic table mga noble gas. Ang mga elementong ito ay napakatatag sa kemikal. Upang paikliin ang proseso ng pagsusulat ng mahahabang electronic configuration, isulat lang sa mga square bracket ang simbolo ng kemikal para sa pinakamalapit na noble gas na may mas kaunting mga electron kaysa sa iyong atom, at pagkatapos ay ipagpatuloy ang pagsulat ng electronic configuration ng mga kasunod na antas ng orbital. Tingnan sa ibaba:

   • Upang maunawaan ang konseptong ito, makatutulong na magsulat ng isang halimbawang configuration. Isulat natin ang configuration ng zinc (atomic number 30) gamit ang noble gas abbreviation. Ang kumpletong configuration ng zinc ay ganito: 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 3d 10 . Gayunpaman, nakikita natin na ang 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 ay ang elektronikong pagsasaayos ng argon, isang marangal na gas. Palitan lang ang electronic configuration na bahagi ng zinc ng kemikal na simbolo para sa argon sa mga square bracket (.)
   • Kaya, ang elektronikong pagsasaayos ng zinc, na nakasulat sa pinaikling anyo, ay: 4s 2 3d 10 .
   • Tandaan na kung isinusulat mo ang elektronikong pagsasaayos ng isang marangal na gas, sabihin ang argon, hindi ka maaaring sumulat! Dapat gamitin ng isa ang pagdadaglat ng noble gas sa harap ng elementong ito; para sa argon ito ay magiging neon ().

   Gamit ang ADOMAH Periodic Table

   1. Master ang ADOMAH periodic table. Ang pamamaraang ito ng pagtatala ng elektronikong pagsasaayos ay hindi nangangailangan ng pagsasaulo, gayunpaman, ito ay nangangailangan ng isang binagong periodic table, dahil sa tradisyonal na periodic table, simula sa ika-apat na yugto, ang period number ay hindi tumutugma sa electron shell. Hanapin ang ADOMAH periodic table, isang espesyal na uri ng periodic table na dinisenyo ng scientist na si Valery Zimmerman. Ito ay madaling mahanap sa isang maikling paghahanap sa internet.

      • Sa periodic table ng ADOMAH, ang mga pahalang na hilera ay kumakatawan sa mga grupo ng mga elemento tulad ng mga halogens, noble gas, alkali metal, alkaline earth metal, atbp. Ang mga vertical na column ay tumutugma sa mga electronic na antas, at ang tinatawag na "cascades" (diagonal na mga linya na nagkokonekta sa mga bloke s, p, d at f) ay tumutugma sa mga tuldok.
      • Ang helium ay inilipat sa hydrogen, dahil ang parehong mga elementong ito ay nailalarawan sa pamamagitan ng isang 1s orbital. Ang mga bloke ng tuldok (s,p,d at f) ay ipinapakita sa kanang bahagi at ang mga numero ng antas ay ibinibigay sa ibaba. Ang mga elemento ay kinakatawan sa mga kahon na may bilang mula 1 hanggang 120. Ang mga numerong ito ay ang karaniwang atomic na mga numero, na kumakatawan sa kabuuang bilang ng mga electron sa isang neutral na atom.

   2. Hanapin ang iyong atom sa talahanayan ng ADOMAH. Upang isulat ang elektronikong pagsasaayos ng isang elemento, hanapin ang simbolo nito sa ADOMAH periodic table at i-cross out ang lahat ng elemento na may mas mataas na atomic number. Halimbawa, kung kailangan mong isulat ang electronic configuration ng erbium (68), i-cross out ang lahat ng elemento mula 69 hanggang 120.

      • Bigyang-pansin ang mga numero mula 1 hanggang 8 sa base ng talahanayan. Ito ang mga electronic level na numero, o mga numero ng column. Huwag pansinin ang mga column na naglalaman lamang ng mga naka-cross out na item. Para sa erbium, nananatili ang mga column na may mga numerong 1,2,3,4,5 at 6.

   3. Bilangin ang mga orbital sublevel hanggang sa iyong elemento. Sa pagtingin sa mga simbolo ng bloke na ipinapakita sa kanan ng talahanayan (s, p, d, at f) at ang mga numero ng column na ipinapakita sa ibaba, huwag pansinin ang mga diagonal na linya sa pagitan ng mga bloke at hatiin ang mga column sa mga block-column, na inilista ang mga ito sa pagkakasunud-sunod mula sa ibaba hanggang sa itaas. At muli, huwag pansinin ang mga bloke kung saan ang lahat ng mga elemento ay na-cross out. Isulat ang mga bloke ng hanay simula sa numero ng hanay na sinusundan ng simbolo ng bloke, kaya: 1s 2s 2p 3s 3p 3d 4s 4p 4d 4f 5s 5p 6s (para sa erbium).

      • Pakitandaan: Ang nasa itaas na electronic configuration na Er ay nakasulat sa pataas na pagkakasunud-sunod ng electronic sublevel number. Maaari rin itong isulat sa pagkakasunud-sunod kung saan napuno ang mga orbital. Upang gawin ito, sundin ang mga cascades mula sa ibaba hanggang sa itaas, hindi mga column, kapag sumulat ka ng mga column block: 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 3d 10 4p 6 5s 2 4d 10 5p 6 6s 2 4f 12 .

   4. Bilangin ang mga electron para sa bawat electronic sublevel. Bilangin ang mga elemento sa bawat column block na hindi na-cross out sa pamamagitan ng paglakip ng isang electron mula sa bawat elemento, at isulat ang kanilang numero sa tabi ng simbolo ng block para sa bawat column block tulad ng sumusunod: 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 10 4s 2 4p 6 4d 10 4f 12 5s 2 5p 6 6s 2 . Sa aming halimbawa, ito ang electronic configuration ng erbium.

   5. Magkaroon ng kamalayan sa mga maling electronic configuration. Mayroong labingwalong tipikal na eksepsiyon na nauugnay sa mga elektronikong pagsasaayos ng mga atom sa pinakamababang estado ng enerhiya, na tinatawag ding estado ng enerhiya sa lupa. Hindi nila sinusunod ang pangkalahatang tuntunin lamang sa huling dalawa o tatlong posisyon na inookupahan ng mga electron. Sa kasong ito, ipinapalagay ng aktwal na pagsasaayos ng elektroniko na ang mga electron ay nasa isang estado ng mas mababang enerhiya kumpara sa karaniwang pagsasaayos ng atom. Kasama sa mga exception atoms ang:

      • Cr(..., 3d5, 4s1); Cu(..., 3d10, 4s1); Nb(..., 4d4, 5s1); Mo(..., 4d5, 5s1); Ru(..., 4d7, 5s1); Rh(..., 4d8, 5s1); Pd(..., 4d10, 5s0); Ag(..., 4d10, 5s1); La(..., 5d1, 6s2); Ce(..., 4f1, 5d1, 6s2); Gd(..., 4f7, 5d1, 6s2); Au(..., 5d10, 6s1); AC(..., 6d1, 7s2); Th(..., 6d2, 7s2); Pa(..., 5f2, 6d1, 7s2); U(..., 5f3, 6d1, 7s2); Np(..., 5f4, 6d1, 7s2) at cm(..., 5f7, 6d1, 7s2).
   • Upang mahanap ang atomic number ng isang atom kapag ito ay nakasulat sa elektronikong anyo, idagdag lang ang lahat ng mga numero na sumusunod sa mga titik (s, p, d, at f). Gumagana lamang ito para sa mga neutral na atomo, kung nakikipag-usap ka sa isang ion ay hindi ito gagana - kailangan mong idagdag o ibawas ang bilang ng mga dagdag o nawawalang mga electron.
   • Ang numerong kasunod ng titik ay isang superscript, huwag magkamali sa kontrol.
   • Ang "katatagan ng isang kalahating puno" na sublevel ay hindi umiiral. Ito ay isang pagpapasimple. Ang anumang katatagan na nauugnay sa "kalahating puno" na mga sublevel ay dahil sa katotohanan na ang bawat orbital ay inookupahan ng isang elektron, kaya ang pagtanggi sa pagitan ng mga electron ay nababawasan.
   • Ang bawat atom ay may gawi sa isang matatag na estado, at ang pinaka-matatag na mga pagsasaayos ay napuno ng mga sublevel na s at p (s2 at p6). Ang mga noble gas ay may ganitong pagsasaayos, kaya bihira silang tumugon at matatagpuan sa kanan sa periodic table. Samakatuwid, kung ang isang configuration ay nagtatapos sa 3p 4 , kailangan nito ng dalawang electron upang maabot ang isang matatag na estado (kailangan ng mas maraming enerhiya upang mawala ang anim, kabilang ang mga s-level na electron, kaya ang apat ay mas madaling mawala). At kung ang pagsasaayos ay nagtatapos sa 4d 3 , pagkatapos ay kailangan itong mawalan ng tatlong electron upang maabot ang isang matatag na estado. Bilang karagdagan, ang kalahating punong mga sublevel (s1, p3, d5..) ay mas matatag kaysa, halimbawa, p4 o p2; gayunpaman, ang s2 at p6 ay magiging mas matatag.
   • Kapag nakikipag-usap ka sa isang ion, nangangahulugan iyon na ang bilang ng mga proton ay hindi pareho sa bilang ng mga electron. Ang singil ng atom sa kasong ito ay ipapakita sa kanang itaas (karaniwan) ng simbolo ng kemikal. Samakatuwid, ang isang antimony atom na may singil na +2 ay may elektronikong configuration 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 3d 10 4p 6 5s 2 4d 10 5p 1 . Tandaan na ang 5p 3 ay naging 5p 1 . Mag-ingat kapag ang pagsasaayos ng isang neutral na atom ay nagtatapos sa mga sublevel maliban sa s at p. Kapag kumuha ka ng mga electron, maaari mo lamang kunin ang mga ito mula sa valence orbitals (s at p orbitals). Samakatuwid, kung ang pagsasaayos ay nagtatapos sa 4s 2 3d 7 at ang atom ay nakakuha ng +2 na singil, kung gayon ang pagsasaayos ay magtatapos sa 4s 0 3d 7 . Pakitandaan na ang 3d 7 Hindi mga pagbabago, sa halip ang mga electron ng s-orbital ay nawala.
   • May mga kundisyon kapag ang isang elektron ay napipilitang "lumipat sa mas mataas na antas ng enerhiya." Kapag ang isang sublevel ay kulang ng isang electron upang maging kalahati o puno, kumuha ng isang electron mula sa pinakamalapit na s o p sublevel at ilipat ito sa sublevel na nangangailangan ng isang electron.
   • Mayroong dalawang mga pagpipilian para sa pagsulat ng isang elektronikong pagsasaayos. Maaari silang isulat sa pataas na pagkakasunud-sunod ng mga bilang ng mga antas ng enerhiya o sa pagkakasunud-sunod kung saan napuno ang mga orbital ng elektron, tulad ng ipinakita sa itaas para sa erbium.
   • Maaari mo ring isulat ang electronic configuration ng isang elemento sa pamamagitan ng pagsulat lamang ng valence configuration, na siyang huling s at p sublevel. Kaya, ang valence configuration ng antimony ay magiging 5s 2 5p 3 .
   • Ang mga ion ay hindi pareho. Mas mahirap sa kanila. Laktawan ang dalawang antas at sundin ang parehong pattern depende sa kung saan ka nagsimula at kung gaano kataas ang bilang ng mga electron.

DEPINISYON

Argon- isang elemento ng kemikal na kabilang sa klase ng mga inert (noble) na gas. Ito ay matatagpuan sa ikatlong yugto ng VIII na pangkat A ng subgroup, kung titingnan mo ang talahanayan ng maikling panahon, o sa ika-18 na pangkat, kung ang talahanayan ng mahabang panahon.

Pagtatalaga - Ar. Nabibilang sa p-element family. Ang serial number ay 18. Ang atomic weight ay 39.948 amu.

Elektronikong istraktura ng argon atom

Ang argon atom ay binubuo ng isang positively charged nucleus (+18), na binubuo ng 18 protons at 22 neutrons, kung saan 18 electron ang gumagalaw sa 3 orbit.

Fig.1. Schematic na istraktura ng argon atom.

Ang pamamahagi ng mga electron sa mga orbital ay ang mga sumusunod:

1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 .

Ang panlabas na antas ng enerhiya ng argon atom ay ganap na nakumpleto - 8 mga electron. Ang diagram ng enerhiya ng ground state ay tumatagal ng sumusunod na anyo:

Nasasabik na estado sa kabila ng pagkakaroon ng bakante 3 d Walang orbital. Kaya naman ang neon ay nauuri bilang isang inert gas. Ito ay hindi aktibo sa kemikal.

Mga halimbawa ng paglutas ng problema

HALIMBAWA 1

HALIMBAWA 2

Mag-ehersisyo	Ano ang lahat ng quantum number para sa mga electron na nasa 4 s- sublevel?
Solusyon	Ang bawat elektron ay maaaring mailalarawan sa pamamagitan ng isang set ng apat na quantum number: ang pangunahing isa, na tinutukoy ng bilang ng antas, ang orbital, na tinutukoy ng bilang ng sublevel, magnetic at spin. Naka-on s- Ang sublevel ng ika-4 na antas ay may dalawang electron:

Elektronikong pagsasaayos ng isang atom ay isang pormula na nagpapakita ng pagkakaayos ng mga electron sa isang atom ayon sa mga antas at sublevel. Matapos pag-aralan ang artikulo, malalaman mo kung saan at kung paano matatagpuan ang mga electron, makilala ang mga numero ng quantum at mabuo ang elektronikong pagsasaayos ng isang atom sa pamamagitan ng numero nito, sa dulo ng artikulo mayroong isang talahanayan ng mga elemento.

Bakit pag-aralan ang elektronikong pagsasaayos ng mga elemento?

Ang mga atom ay tulad ng isang konstruktor: mayroong isang tiyak na bilang ng mga bahagi, naiiba sila sa bawat isa, ngunit ang dalawang bahagi ng parehong uri ay eksaktong pareho. Ngunit ang constructor na ito ay mas kawili-wili kaysa sa plastic, at narito kung bakit. Nagbabago ang configuration depende sa kung sino ang nasa malapit. Halimbawa, ang oxygen sa tabi ng hydrogen Siguro nagiging tubig, sa tabi ng sodium sa gas, at ang pagiging katabi ng bakal ay ganap na nagiging kalawang. Upang masagot ang tanong kung bakit ito nangyayari at upang mahulaan ang pag-uugali ng isang atom sa tabi ng isa pa, kinakailangang pag-aralan ang elektronikong pagsasaayos, na tatalakayin sa ibaba.

Ilang electron ang nasa isang atom?

Ang isang atom ay binubuo ng isang nucleus at mga electron na umiikot sa paligid nito, ang nucleus ay binubuo ng mga proton at neutron. Sa neutral na estado, ang bawat atom ay may parehong bilang ng mga electron bilang ang bilang ng mga proton sa nucleus nito. Ang bilang ng mga proton ay ipinahiwatig ng serial number ng elemento, halimbawa, ang sulfur ay may 16 na proton - ang ika-16 na elemento ng periodic system. Ang ginto ay may 79 na proton - ang ika-79 na elemento ng periodic table. Alinsunod dito, mayroong 16 na mga electron sa asupre sa neutral na estado, at 79 na mga electron sa ginto.

Saan hahanapin ang isang electron?

Ang pagmamasid sa pag-uugali ng isang elektron, ang ilang mga pattern ay nagmula, ang mga ito ay inilarawan sa pamamagitan ng mga numero ng quantum, mayroong apat sa kanila sa kabuuan:

• Pangunahing numero ng quantum
• Orbital quantum number
• Magnetic quantum number
• Iikot ang quantum number

Orbital

Dagdag pa, sa halip na ang salitang orbit, gagamitin natin ang terminong "orbital", ang orbital ay ang wave function ng electron, halos - ito ang lugar kung saan ang electron ay gumugugol ng 90% ng oras.

N - antas
L - shell
M l - orbital number
M s - ang una o pangalawang elektron sa orbital

Orbital quantum number l

Bilang resulta ng pag-aaral ng electron cloud, natagpuan na depende sa antas ng enerhiya, ang ulap ay may apat na pangunahing anyo: isang bola, dumbbells at ang iba pang dalawa, mas kumplikado. Sa pataas na pagkakasunud-sunod ng enerhiya, ang mga form na ito ay tinatawag na s-, p-, d- at f-shells. Ang bawat isa sa mga shell na ito ay maaaring magkaroon ng 1 (on s), 3 (on p), 5 (on d) at 7 (on f) orbitals. Ang orbital quantum number ay ang shell kung saan matatagpuan ang mga orbital. Ang orbital quantum number para sa s, p, d at f orbitals, ayon sa pagkakabanggit, ay kumukuha ng mga value na 0,1,2 o 3.

Sa s-shell isang orbital (L=0) - dalawang electron
Mayroong tatlong orbital sa p-shell (L=1) - anim na electron
Mayroong limang orbital sa d-shell (L=2) - sampung electron
Mayroong pitong orbital (L=3) sa f-shell - labing-apat na electron

Magnetic quantum number m l

Mayroong tatlong orbital sa p-shell, ang mga ito ay tinutukoy ng mga numero mula -L hanggang +L, iyon ay, para sa p-shell (L=1) mayroong mga orbital na "-1", "0" at "1" . Ang magnetic quantum number ay tinutukoy ng titik m l .

Sa loob ng shell, mas madali para sa mga electron na matatagpuan sa iba't ibang mga orbital, kaya ang mga unang electron ay pumupuno ng isa para sa bawat orbital, at pagkatapos ay idinagdag ang pares nito sa bawat isa.

Isaalang-alang ang isang d-shell:
Ang d-shell ay tumutugma sa halaga L=2, iyon ay, limang orbital (-2,-1,0,1 at 2), ang unang limang electron ay pumupuno sa shell, na kumukuha ng mga halaga M l =-2, M l =-1,M l =0 , M l =1, M l =2.

Paikutin ang quantum number m s

Ang spin ay ang direksyon ng pag-ikot ng isang electron sa paligid ng axis nito, mayroong dalawang direksyon, kaya ang spin quantum number ay may dalawang halaga: +1/2 at -1/2. Dalawang electron lamang na may magkasalungat na mga spin ang maaaring nasa parehong sublevel ng enerhiya. Ang spin quantum number ay tinutukoy na m s

Principal quantum number n

Ang pangunahing quantum number ay ang antas ng enerhiya, sa sandaling alam ang pitong antas ng enerhiya, ang bawat isa ay tinutukoy ng isang Arabic numeral: 1,2,3,...7. Ang bilang ng mga shell sa bawat antas ay katumbas ng numero ng antas: mayroong isang shell sa unang antas, dalawa sa pangalawa, at iba pa.

Numero ng elektron

Kaya, ang anumang elektron ay maaaring ilarawan sa pamamagitan ng apat na numero ng quantum, ang kumbinasyon ng mga numerong ito ay natatangi para sa bawat posisyon ng elektron, kunin natin ang unang elektron, ang pinakamababang antas ng enerhiya ay N=1, ang isang shell ay matatagpuan sa unang antas, ang unang shell sa anumang antas ay may hugis ng bola (s -shell), i.e. L=0, ang magnetic quantum number ay maaaring tumagal lamang ng isang value, M l =0 at ang spin ay magiging katumbas ng +1/2. Kung kukunin natin ang ikalimang electron (sa kahit anong atom ito), ang pangunahing mga numero ng quantum para dito ay: N=2, L=1, M=-1, spin 1/2.