k-tree

Электронная конфигурация атома

Электронная конфигурация атома - это формула, показывающая расположение электронов в атоме по уровням и подуровням. После изучения статьи Вы узнаете, где и как располагаются электроны, познакомитесь с квантовыми числами и сможете построить электронную конфигурацию атома по его номеру, в конце статьи приведена таблица элементов.

Для чего изучать электронную конфигурацию элементов?

Атомы как конструктор: есть определённое количество деталей, они отличаются друг от друга, но две детали одного типа абсолютно одинаковы. Но этот конструктор куда интереснее, чем пластмассовый и вот почему. Конфигурация меняется в зависимости от того, кто есть рядом. Например, кислород рядом с водородом может превратиться в воду, рядом с натрием в газ, а находясь рядом с железом вовсе превращает его в ржавчину. Что бы ответить на вопрос почему так происходит и предугадать поведение атома рядом с другим необходимо изучить электронную конфигурацию, о чём и пойдёт речь ниже.

Сколько электронов в атоме?

Атом состоит из ядра и вращающихся вокруг него электронов, ядро состоит из протонов и нейтронов. В нейтральном состоянии у каждого атома количество электронов равно количеству протонов в его ядре. Количество протонов обозначили порядковым номером элемента, например, сера, имеет 16 протонов - 16й элемент периодической системы. Золото имеет 79 протонов - 79й элемент таблицы Менделеева. Соответственно, в сере в нейтральном состоянии 16 электронов, а в золоте 79 электронов.

Где искать электрон?

Наблюдая поведение электрона были выведены определённые закономерности, они описываются квантовыми числами, всего их четыре:

  • Главное квантовое число
  • Орбитальное квантовое число
  • Магнитное квантовое число
  • Спиновое квантовое число

Орбиталь

Далее, вместо слова орбита, мы будем использовать термин "орбиталь", орбиталь - это волновая функция электрона, грубо - это область, в которой электрон проводит 90% времени.
N - уровень
L - оболочка
Ml - номер орбитали
Ms - первый или второй электрон на орбитали

Орбитальное квантовое число l

В результате исследования электронного облака, обнаружили, что в зависимости от уровня энергии, облако принимает четыре основных формы: шар, гантели и другие две, более сложные. В порядке возрастания энергии, эти формы называются s-,p-,d- и f-оболочкой. На каждой из таких оболочек может располагаться 1 (на s), 3 (на p), 5 (на d) и 7 (на f) орбиталей. Орбитальное квантовое число - это оболочка, на которой находятся орбитали. Орбитальное квантовое число для s,p,d и f-орбиталей соответственно принимает значения 0,1,2 или 3.

Как выглядят орбитали в атоме, формы орбиталей
На s-оболочке одна орбиталь (L=0) - два электрона
На p-оболочке три орбитали (L=1) - шесть электронов
На d-оболочке пять орбиталей (L=2) - десять электронов
На f-оболочке семь орбиталей (L=3) - четырнадцать электронов

Магнитное квантовое число ml

На p-оболочке находится три орбитали, они обозначаются цифрами от -L, до +L, то есть, для p-оболочки (L=1) существуют орбитали "-1", "0" и "1". Магнитное квантовое число обозначается буквой ml.

Внутри оболочки электронам легче располагаться на разных орбиталях, поэтому первые электроны заполняют по одному на каждую орбиталь, а затем уже к каждому присоединяется его пара.

Рассмотрим d-оболочку:
d-оболочке соответствует значение L=2, то есть пять орбиталей (-2,-1,0,1 и 2), первые пять электронов заполняют оболочку принимая значения Ml=-2,Ml=-1,Ml=0, Ml=1,Ml=2.

Спиновое квантовое число ms

Спин - это направление вращения электрона вокруг своей оси, направлений два, поэтому спиновое квантовое число имеет два значения: +1/2 и -1/2. На одном энергетическом подуровне могут находиться два электрона только с противоположными спинами. Спиновое квантовое число обозначается ms

Главное квантовое число n

Главное квантовое число - это уровень энергии, на данный момент известны семь энергетических уровней, каждый обозначается арабской цифрой: 1,2,3,...7. Количество оболочек на каждом уровне равно номеру уровня: на первом уровне одна оболочка, на втором две и т.д.

Номер электрона

Расположение электронов в атоме, электронная конфигурация атома

Итак, любой электрон можно описать четырьмя квантовыми числами, комбинация из этих чисел уникальна для каждой позиции электрона, возьмём первый электрон, самый низкий энергетический уровень это N=1, на первом уровне распологается одна оболочка, первая оболочка на любом уровне имеет форму шара (s-оболочка), т.е. L=0, магнитное квантовое число может принять только одно значение, Ml=0 и спин будет равен +1/2. Если мы возьмём пятый электрон (в каком бы атоме он не был), то главные квантовые числа для него будут: N=2, L=1, M=-1, спин 1/2.

Энергетические уровни с подуровнями для наглядности изображены ниже, сверху вниз расположены уровни и цветом разделены подуровни:

1
2
3
4
5
6
7
8
Таблица 1. Распределение электронов по энергетическим уровням

Здесь, сверху-вниз показаны энергетические уровни (1-7), слева-направо разделены по группам электронные подуровни (s,p,d,f), в каждой ячейке располагаются по два электрона в противоположных направлениях. Общий принцип распределения электронов такой, что энергетические подуровни заполняются в порядке суммы главного и орбитального квантовых чисел, то есть: 1S, 2S, 2P, 3S, 3P, 4S, 3D и так далее, если сумма одинакова, то сначала заполняется уровень с меньшим главным квантовым числом N.

У некоторых элементов имеются отклонения в формировании электронной конфигурации, а именно у 24Cr, 29Cu, 41Nb, 42Mo, 44Ru, 45Rh, 46Pd, 47Ag, 78Pt, 79Au

Элементы

Проверьте себя, составьте электронную конфигурацию для элементов #6, #10 и #18, затем проверьте себя по таблице ниже.

Элемент Название Электронная конфигурация Энергетических уровней
1 H водород 1s 1 1
2 He гелий 1s 2 1
3 Li литий 1s 22s 1 2
4 Be бериллий 1s 22s 2 2
5 B бор 1s 22s 22p 1 2
6 C углерод 1s 22s 22p 2 2
7 N азот 1s 22s 22p 3 2
8 O кислород 1s 22s 22p 4 2
9 F фтор 1s 22s 22p 5 2
10 Ne неон 1s 22s 22p 6 2
11 Na натрий 1s 22s 22p 63s 1 3
12 Mg магний 1s 22s 22p 63s 2 3
13 Al алюминий 1s 22s 22p 63s 23p1 3
14 Si кремний 1s 22s 22p 63s 23p2 3
15 P фосфор 1s 22s 22p 63s 23p3 3
16 S сера 1s 22s 22p 63s 23p4 3
17 Cl хлор 1s 22s 22p 63s 23p5 3
18 Ar аргон 1s 22s 22p 63s 23p6 3
19 K калий 1s 22s 22p 63s 23p64s 1 4
20 Ca кальций 1s 22s 22p 63s 23p64s 2 4
21 Sc скандий 1s 22s 22p 63s 23p64s 23d1 4
22 Ti титан 1s 22s 22p 63s 23p64s 23d2 4
23 V ванадий 1s 22s 22p 63s 23p64s 23d3 4
24 Cr хром 1s 22s 22p 63s 23p64s 13d5 4
25 Mn марганец 1s 22s 22p 63s 23p64s 23d5 4
26 Fe железо 1s 22s 22p 63s 23p64s 23d6 4
27 Co кобальт 1s 22s 22p 63s 23p64s 23d7 4
28 Ni никель 1s 22s 22p 63s 23p64s 23d8 4
29 Cu медь 1s 22s 22p 63s 23p64s 13d10 4
30 Zn цинк 1s 22s 22p 63s 23p64s 23d10 4
31 Ga галлий 1s 22s 22p 63s 23p64s 23d104p1 4
32 Ge германий 1s 22s 22p 63s 23p64s 23d104p2 4
33 As мышьяк 1s 22s 22p 63s 23p64s 23d104p3 4
34 Se селен 1s 22s 22p 63s 23p64s 23d104p4 4
35 Br бром 1s 22s 22p 63s 23p64s 23d104p5 4
36 Kr криптон 1s 22s 22p 63s 23p64s 23d104p6 4
37 Rb рубидий 1s 22s 22p 63s 23p64s 23d104p65s1 5
38 Sr стронций 1s 22s 22p 63s 23p64s 23d104p65s2 5
39 Y иттрий 1s 22s 22p 63s 23p64s 23d104p65s24d1 5
40 Zr цирконий 1s 22s 22p 63s 23p64s 23d104p65s24d2 5
41 Nb ниобий 1s 22s 22p 63s 23p64s 23d104p65s14d4 5
42 Mo молибден 1s 22s 22p 63s 23p64s 23d104p65s14d5 5
43 Tc технеций 1s 22s 22p 63s 23p64s 23d104p65s24d5 5
44 Ru рутений 1s 22s 22p 63s 23p64s 23d104p65s14d7 5
45 Rh родий 1s 22s 22p 63s 23p64s 23d104p65s14d8 5
46 Pd палладий 1s 22s 22p 63s 23p64s 23d104p64d10 5
47 Ag серебро 1s 22s 22p 63s 23p64s 23d104p65s14d10 5
48 Cd кадмий 1s 22s 22p 63s 23p64s 23d104p65s24d10 5
49 In индий 1s 22s 22p 63s 23p64s 23d104p65s24d105p1 5
50 Sn олово 1s 22s 22p 63s 23p64s 23d104p65s24d105p2 5
51 Sb сурьма 1s 22s 22p 63s 23p64s 23d104p65s24d105p3 5
52 Te теллур 1s 22s 22p 63s 23p64s 23d104p65s24d105p4 5
53 I йод 1s 22s 22p 63s 23p64s 23d104p65s24d105p5 5
54 Xe ксенон 1s 22s 22p 63s 23p64s 23d104p65s24d105p6 5
55 Cs цезий 1s 22s 22p 63s 23p64s 23d104p65s24d105p66s1 6
56 Ba барий 1s 22s 22p 63s 23p64s 23d104p65s24d105p66s2 6
57 La лантан 1s 22s 22p 63s 23p64s 23d104p65s24d105p66s25d1 6
58 Ce церий 1s 22s 22p 63s 23p64s 23d104p65s24d105p66s24f2 6
59 Pr празеодим 1s 22s 22p 63s 23p64s 23d104p65s24d105p66s24f3 6
60 Nd неодим 1s 22s 22p 63s 23p64s 23d104p65s24d105p66s24f4 6
61 Pm прометий 1s 22s 22p 63s 23p64s 23d104p65s24d105p66s24f5 6
62 Sm самарий 1s 22s 22p 63s 23p64s 23d104p65s24d105p66s24f6 6
63 Eu европий 1s 22s 22p 63s 23p64s 23d104p65s24d105p66s24f7 6
64 Gd гадолиний 1s 22s 22p 63s 23p64s 23d104p65s24d105p66s24f75d1 6
65 Tb тербий 1s 22s 22p 63s 23p64s 23d104p65s24d105p66s24f9 6
66 Dy диспрозий 1s 22s 22p 63s 23p64s 23d104p65s24d105p66s24f10 6
67 Ho гольмий 1s 22s 22p 63s 23p64s 23d104p65s24d105p66s24f11 6
68 Er эрбий 1s 22s 22p 63s 23p64s 23d104p65s24d105p66s24f12 6
68 Tm тулий 1s 22s 22p 63s 23p64s 23d104p65s24d105p66s24f13 6
70 Yb иттербий 1s 22s 22p 63s 23p64s 23d104p65s24d105p66s24f14 6
71 Lu лютеций 1s 22s 22p 63s 23p64s 23d104p65s24d105p66s24f145d1 6
72 Hf гафний 1s 22s 22p 63s 23p64s 23d104p65s24d105p66s24f145d2 6
73 Ta тантал 1s 22s 22p 63s 23p64s 23d104p65s24d105p66s24f145d3 6
74 W вольфрам 1s 22s 22p 63s 23p64s 23d104p65s24d105p66s24f145d4 6
75 Re рений 1s 22s 22p 63s 23p64s 23d104p65s24d105p66s24f145d5 6
76 Os осмий 1s 22s 22p 63s 23p64s 23d104p65s24d105p66s24f145d6 6
77 Ir иридий 1s 22s 22p 63s 23p64s 23d104p65s24d105p66s24f145d7 6
78 Pt платина 1s 22s 22p 63s 23p64s 23d104p65s24d105p66s14f145d9 6
79 Au золото 1s 22s 22p 63s 23p64s 23d104p65s24d105p66s14f145d10 6
80 Hg ртуть 1s 22s 22p 63s 23p64s 23d104p65s24d105p66s24f145d10 6
81 Tl таллий 1s 22s 22p 63s 23p64s 23d104p65s24d105p66s24f145d106p1 6
82 Pb свинец 1s 22s 22p 63s 23p64s 23d104p65s24d105p66s24f145d106p2 6
83 Bi висмут 1s 22s 22p 63s 23p64s 23d104p65s24d105p66s24f145d106p3 6
84 Po полоний 1s 22s 22p 63s 23p64s 23d104p65s24d105p66s24f145d106p4 6
85 At астат 1s 22s 22p 63s 23p64s 23d104p65s24d105p66s24f145d106p5 6
86 Rn радон 1s 22s 22p 63s 23p64s 23d104p65s14d105p66s24f145d106p6 6
87 Fr франций 1s 22s 22p 63s 23p64s 23d104p65s24d105p66s24f145d106p67s1 7
88 Ra радий 1s 22s 22p 63s 23p64s 23d104p65s24d105p66s24f145d106p67s2 7
89 Ac актиний 1s 22s 22p 63s 23p64s 23d104p65s24d105p66s24f145d106p67s26d1 7
90 Th торий 1s 22s 22p 63s 23p64s 23d104p65s24d105p66s24f145d106p67s26d25f0 7
91 Pa протактиний 1s 22s 22p 63s 23p64s 23d104p65s24d105p66s24f145d106p67s25f26d1 7
92 U уран 1s 22s 22p 63s 23p64s 23d104p65s24d105p66s24f145d106p67s25f36d1 7
93 Np нептуний 1s 22s 22p 63s 23p64s 23d104p65s24d105p66s24f145d106p67s25f46d1 7
94 Pu плутоний 1s 22s 22p 63s 23p64s 23d104p65s24d105p66s24f145d106p67s25f56d1 7
95 Am америций 1s 22s 22p 63s 23p64s 23d104p65s24d105p66s24f145d106p67s25f7 7
96 Cm кюрий 1s 22s 22p 63s 23p64s 23d104p65s24d105p66s24f145d106p67s25f76d1 7
97 Bk берклий 1s 22s 22p 63s 23p64s 23d104p65s24d105p66s24f145d106p67s25f86d1 7
98 Cf калифорний 1s 22s 22p 63s 23p64s 23d104p65s24d105p66s24f145d106p67s25f10 7
99 Es эйнштейний 1s 22s 22p 63s 23p64s 23d104p65s24d105p66s24f145d106p67s25f11 7
100 Fm фермий 1s 22s 22p 63s 23p64s 23d104p65s24d105p66s24f145d106p67s25f12 7
101 Md менделеевий 1s 22s 22p 63s 23p64s 23d104p65s24d105p66s24f145d106p67s25f13 7
102 No нобелий 1s 22s 22p 63s 23p64s 23d104p65s24d105p66s24f145d106p67s25f14 7
103 Lr лоуренсий 1s 22s 22p 63s 23p64s 23d104p65s24d105p66s24f145d106p67s25f146d1 7
104 Rf резерфордий 1s 22s 22p 63s 23p64s 23d104p65s24d105p66s24f145d106p67s25f146d2 7
105 Db дубний 1s 22s 22p 63s 23p64s 23d104p65s24d105p66s24f145d106p67s25f146d3 7
106 Sg сиборгий 1s 22s 22p 63s 23p64s 23d104p65s24d105p66s24f145d106p67s25f146d4 7
107 Bh борий 1s 22s 22p 63s 23p64s 23d104p65s24d105p66s24f145d106p67s25f146d5 7
108 Hs хассий 1s 22s 22p 63s 23p64s 23d104p65s24d105p66s24f145d106p67s25f146d6 7
109 Mt мейтнерий 1s 22s 22p 63s 23p64s 23d104p65s24d105p66s24f145d106p67s25f146d7 7
110 Ds дармштадтий 1s 22s 22p 63s 23p64s 23d104p65s24d105p66s24f145d106p67s25f146d8 7
111 Rg рентгений 1s 22s 22p 63s 23p64s 23d104p65s24d105p66s24f145d106p67s25f146d9 7
112 Cn коперниций 1s 22s 22p 63s 23p64s 23d104p65s24d105p66s24f145d106p67s25f146d10 7
113 Nh нихоний 1s 22s 22p 63s 23p64s 23d104p65s24d105p66s24f145d106p67s25f146d107p1 7
114 Fl флеровий 1s 22s 22p 63s 23p64s 23d104p65s24d105p66s24f145d106p67s25f146d107p2 7
115 Mc московий 1s 22s 22p 63s 23p64s 23d104p65s24d105p66s24f145d106p67s25f146d107p3 7
116 Lv ливерморий 1s 22s 22p 63s 23p64s 23d104p65s24d105p66s24f145d106p67s25f146d107p4 7
117 Ts теннесcин 1s 22s 22p 63s 23p64s 23d104p65s24d105p66s24f145d106p67s25f146d107p5 7
118 Og оганесон 1s 22s 22p 63s 23p64s 23d104p65s24d105p66s24f145d106p67s25f146d107p6 7
Таблица 2. Электронная конфигурация атомов

Если Вы хотите узнать, как составить электронную конфигурацию, обратитесь к статье «как написать электронную конфигурацию»

Квантовые числа электронов в атомах

Тест

  • Электронная конфигурация атомов
  • Построение электронной конфигурации

→ Тесты по химии 8 класс


Следующая статья - Ион.

Вам понравилась статья? Да / Нет

Просмотров: 31 833

5 58

Поиск по сайту:

Порекомендуйте статью своим друзьям:





© 2015-2018 - K-Tree.ru • Онлайн учебник
Копия материалов, размещённых на данном сайте, допускается только по письменному разрешению владельцев сайта.
По любым вопросам Вы можете связаться по почте info@k-tree.ru