Bedste svar
FOR NOGEN, DER ER FEJL FOR FORSTÅELSE AF BEGREBET FOR ELEKTRONKONFIGURATION –
Lad os tage eksemplet med vanadium (V) (krom er lidt mere kompliceret, så jeg forklarer det senere). Vi skal først kontrollere atomnummeret V, som er 23. Da V er et atom i dette tilfælde (og ikke en ion), er dette antallet af elektroner i V.
Herefter følger vi rækkefølge i nedenstående tabel (hvilket er meget let at konstruere, hvis du bliver forvirret i fremtiden (link nedenfor)) –
Som du måske har bemærket, at ordren ikke følger simpel logik (3d kommer efter 4s, 4d kommer efter 5s osv.), er det derfor meget vigtigt at lære at konstruere ovenstående tabel, når det kommer til elektronkonfiguration.
En vigtig nøgle er at lære det maksimale antal elektroner, som en bestemt subshell (s, p, d, f) kan indeholde –
Vi starter med s-subshell, der indeholder 2 elektroner,
p-subshell kan rumme 4 mere end det vil sige. 2 + 4 = 6 elektroner,
d-subshell kan rumme 4 mere end det vil sige. 6 + 4 = 10 elektroner, og
f-subshell kan rumme 4 mere end det vil sige. 10 + 4 = 14 elektroner.
Som du må have bemærket, at efter s-subshell har alle subshells 4 flere elektroner end den forrige subshell.
I tilfælde af Vandium
Først udfylder 2 elektroner 1s subshell. Vi forbliver nu med 23–2 = 21 elektroner
Derefter fylder 2 elektroner 2s subshell. Vi forbliver nu med 21–2 = 19 elektroner
Derefter udfylder 6 elektroner 2p subshell. Vi forbliver nu med 19–6 = 13 elektroner
Derefter fylder 2 elektroner 3s subshell. Vi forbliver nu med 13–2 = 11 elektroner
Derefter udfylder 6 elektroner 3p subshell. Vi forbliver nu med 11–6 = 5 elektroner
Derefter fylder 2 elektroner 4s subshell. Vi forbliver nu med 5–2 = 3 elektroner
Endelig udfylder de sidste 3 elektroner delvist 3d-underskallen.
Den måde, vi skriver dette på er: 1. underskal ^ {antal elektroner i underskallen} 2. underskal ^ {antal elektroner i underskallen} …
Derfor, for V, er elektronkonfiguration er logisk: 1s ^ 2 2s ^ 2 2p ^ 6 3s ^ 2 3p ^ 6 4s ^ 2 3d ^ 3
En enklere måde at udtrykke dette på er at erstatte en del af elektronkonfigurationen, der svarer til en ædelgas med [symbol på ædelgas]. Som i dette tilfælde er 1s ^ 2 2s ^ 2 2p ^ 6 3s ^ 2 3p ^ 6 elektronkonfigurationen af Argon (Ar), derfor kan elektronstrukturen for V skrives som:
[Ar ] 4s ^ 2 3d ^ 3
Hvis begrebet elektronkonfiguration stadig er uklart, skal du kontrollere dette Bozeman Science-video , der forklarer, hvordan man skriv elektronkonfigurationer, fortæller os, hvordan vi laver ovenstående tabel, og måske rydder enhver anden tvivl, du måtte have om det grundlæggende i dette emne.
SVAR TIL DIN PROBLEM –
I henhold til ovenstående metode skal elektronkonfigurationen af Cr være : 1s ^ 2 2s ^ 2 2p ^ 6 3s ^ 2 3p ^ 6 4s ^ 2 3d ^ 4 eller [Ar] 4s ^ 2 3d ^ 4 MEN i stedet er: 1s ^ 2 2s ^ 2 2p ^ 6 3s ^ 2 3p ^ 6 4s ^ 1 3d ^ 5 eller [Ar] 4s ^ 1 3d ^ 5 og dermed krænker Aufbau-princippet, der siger, at elektroner, der kredser om et eller flere atomer, fylder de laveste tilgængelige energiniveauer ) inden du udfylder højere niveauer.
For at understøtte og hvorfor dette sker, er det vigtigt at indse, at en subshell, der er nøjagtigt halvfyldt, er mere stabil end en delvist fyldt subshell, som ikke er halvfuld. En elektron bevæger sig fra 4s subshell til 1/2 fyld 3d subshell, hvilket giver atomet større stabilitet, så ændringen er gunstig.
Det er vigtigt at forstå, at dette er en unormal undtagelse fra Aufbau-princippet . Wolfram (W) har samme valens som krom, men i modsætning til Cr følger W Aufbau-princippet. Et andet metal, der ikke følger dette princip, er kobber (Cu), som har en elektronkonfiguration på: [Ar] 4s ^ 1 3d ^ {10} i stedet for [Ar] 4s ^ 2 3d ^ 9 (for at fylde d orbitalen ; fuldstændigt udfyldte underskaller er mere stabile end delvist udfyldte underniveauer).
Svar
Det korte svar er, at der er et kompliceret sæt interaktioner mellem elektronerne og kernen såvel som mellem elektronerne selv. Dette er, hvad der i sidste ende producerer en elektronkonfiguration.
Når man fortsætter langs elementerne, ligner mønsteret i elektronkonfigurationer derefter en flyvevej. Der kan være en smule turbulens undervejs, men efter hver bump eller to vender flyvevejen tilbage til normal.
Nogle af bumpene skyldes, at i d- og f-blokke er fulde eller halvfyldte underskaller bliver attraktive, så meget at der kan være lidt af et uværdigt løb om at komme til sådanne konfigurationer. Så chrom kan f.eks. Lide at komme foran sig selv og vedtage en 3d5 4s1-konfiguration snarere end den forventede 3d4 s2. Relativistiske effekter kan spille en rolle. Således er Lr 7p1 7s2 snarere end den forventede 5d1 6s2.
De vigtige punkter er:
- Elektronkonfigurationer er til neutrale, isolerede jordtilstandsatomer. Hvor mange kemikere arbejder nogensinde med isolerede atomer? Sikker på, et par gasfasespektroskopere gør det, men næsten alle generelle kemieksperimenter udføres i vandopløsning. Næsten al industriel kemi udføres i kondenserede faser. Næsten al organisk kemi udføres i opløsning. Se: Hvorfor lære elektronkonfigurationen af elementerne er vi gør?
- Da ioner er vigtigere end isolerede gasformige atomer for næsten alle atomer, og vigtige ioner ikke har anomale elektronkonfigurationer, er der ringe grund til at bekymre sig om anomale elektronkonfigurationer af atomer. Det er bedre for dig at fokusere på karakteristiske elektronkonfigurationer uden anomalier i besættelserne af d og s orbitaler i overgangselementerne eller d, s og f orbitaler i de indre overgangselementer. Se: Wulfsberg G 2000, Uorganisk kemi, University Science Books, Sausalito, Californien, s. 3.
Overvej for eksempel elektronkonfigurationerne af de trivalente kationer af lanthaniderne:
+4 +2 | +4 +2
Ce Pr Nd Pm Sm Eu Gd | Tb Dy Ho Er Tm Yb Lu
½f ½f | f f
f1 f2 f3 f4 F5 f6 f7 | f8 f9 10 11 12 13 14
Ingen uregelmæssigheder! Her:
½f = Eu + 2 (4f7) kan lide at efterligne Gd + 3 (4f7);
f = Yb + 2 (4f14) kan lide at efterligne Lu + 3 (4f14 )
Så er der Ce + 4 (f0), der kan lide at nå den tomme kerne af sin lanthanid-stamfader, nemlig La + 3 (f0); og Tb + 4 (f7), der opnår den samme halvfyldte konfiguration som Gd + 3 (f7).
Se: Shchukarev SA 1974, Neorganicheskaya khimiya, bind 2 Vysshaya Shkola, Moskva (på russisk), s. 118)