최상의 답변
전자 구성의 개념을 이해하는 데 문제가있는 사람을위한-
바나듐 (V)의 예를 들어 보겠습니다 (크롬은 조금 더 복잡하므로 나중에 설명하겠습니다). 먼저 V의 원자 번호 (23)를 확인해야합니다. V는이 경우 (이온이 아니라) 원자이므로 V의 전자 수입니다.
다음으로 아래 표의 순서 (앞으로 혼란스러워 질 경우 매우 쉽게 구성 할 수 있음 (아래 링크))-
순서가 단순한 논리를 따르지 않는다는 것을 알았을 것입니다 (3d는 4s 이후, 4d는 5s 이후). 따라서 전자 구성과 관련하여 위의 표를 구성하는 방법을 배우는 것이 매우 중요합니다.
한 가지 중요한 열쇠는 특정 서브 쉘 (s, p, d, f)이 포함 할 수있는 최대 전자 수를 배우는 것입니다.-
2 개의 전자를 보유하는 s-subshell로 시작합니다.
p-subshell은 4 개 이상을 담을 수 있습니다. 2 + 4 = 6 개의 전자,
d-subshell은 4 개 이상의 전자를 보유 할 수 있습니다. 6 + 4 = 10 개의 전자, 그리고
f-subshell은 4 개 이상의 전자를 보유 할 수 있습니다. 10 + 4 = 14 개의 전자.
s-subshell 이후 모든 subshell은 이전 subshell보다 4 개의 전자가 더 많다는 것을 알고 계실 것입니다.
Vandium의 경우
먼저, 2 개의 전자가 1s 서브 쉘을 채 웁니다. 이제 우리는 23–2 = 21 개의 전자로 남아 있습니다.
그런 다음 2 개의 전자가 2s 서브 쉘을 채 웁니다. 우리는 이제 21–2 = 19 개의 전자로 남아 있습니다.
그런 다음 6 개의 전자가 2p 서브 쉘을 채 웁니다. 이제 우리는 19–6 = 13 개의 전자로 남아 있습니다.
그런 다음 2 개의 전자가 3s 서브 쉘을 채 웁니다. 이제 우리는 13–2 = 11 개의 전자로 남아 있습니다.
그런 다음 6 개의 전자가 3p 서브 쉘을 채 웁니다. 이제 우리는 11–6 = 5 개의 전자로 남아 있습니다.
그런 다음 2 개의 전자가 4s 서브 쉘을 채 웁니다. 이제 5–2 = 3 개의 전자가 남아 있습니다.
마지막으로 마지막 3 개의 전자가 3d 서브 쉘을 부분적으로 채 웁니다.
우리가 이것을 쓰는 방식은 다음과 같습니다 : 1st subshell ^ {number of electrons in the subshell} 2nd subshell ^ {number of electrons in the subshell} …
그러므로 V의 경우 전자 배열은 논리적으로 다음과 같습니다. 1s ^ 2 2s ^ 2 2p ^ 6 3s ^ 2 3p ^ 6 4s ^ 2 3d ^ 3
이를 표현하는 간단한 방법은 다음과 같은 전자 배열의 일부를 대체하는 것입니다. [고귀한 가스의 상징]으로 고귀한 가스. 이 경우와 같이 1s ^ 2 2s ^ 2 2p ^ 6 3s ^ 2 3p ^ 6은 아르곤 (Ar)의 전자 구성이므로 V의 전자 구조는 다음과 같이 쓸 수 있습니다.
[Ar ] 4s ^ 2 3d ^ 3
전자 구성의 개념이 아직 명확하지 않은 경우 방법을 설명하는이 Bozeman Science 동영상 을 확인하세요. 전자 구성을 작성하고 위의 표를 만드는 방법을 알려주며이 주제의 기본 사항에 대한 다른 의심을 없앨 수 있습니다.
답변 문제-
위의 방법에 따라 Cr 의 전자 구성은 : 1s ^ 2 2s ^ 2 2p ^ 6 3s ^ 2 3p ^ 6 4s ^ 2 3d ^ 4 또는 [Ar] 4s ^ 2 3d ^ 4 하지만 대신 : 1s ^ 2 2s ^ 2 2p ^ 6 3s ^ 2 3p ^ 6 4s ^ 1 3d ^ 5 또는 [Ar] 4s ^ 1 3d ^ 5 따라서 하나 이상의 원자를 공전하는 전자가 가장 낮은 에너지 수준을 채운다는 Aufbau 원리를 위반합니다. ) 더 높은 레벨을 채우기 전에.
그리고 이것이 발생하는 이유는 정확히 절반이 채워진 서브 쉘이 절반이 채워지지 않은 부분적으로 채워진 서브 쉘보다 더 안정적이라는 것을 인식하는 것이 중요합니다. 전자는 4s 서브 쉘에서 3d 서브 쉘을 1/2 채우기로 이동하여 원자에 더 큰 안정성을 제공하므로 변경이 유리합니다.
이는 Aufbau 원리에 대한 비정상적인 예외라는 것을 이해하는 것이 중요합니다. . 텅스텐 (W)은 크롬과 동일한 원자가를 갖지만 Cr과 달리 W는 Aufbau 원리를 따릅니다. 이 원리를 따르지 않는 또 다른 금속은 구리 (Cu)로, 전자 구성은 [Ar] 4s ^ 2 3d ^ 9 대신 [Ar] 4s ^ 1 3d ^ {10} (d 궤도를 채우기 위해 ; 완전히 채워진 서브 쉘은 부분적으로 채워진 서브 레벨보다 더 안정적입니다.)
답변
짧은 대답은 전자와 핵 사이뿐만 아니라 사이에 복잡한 상호 작용이 있다는 것입니다. 전자 자체. 이것이 궁극적으로 전자 구성을 생성하는 것입니다.
요소를 따라 진행하면 전자 구성의 패턴이 비행 경로와 유사합니다. 도중에 약간의 난기류가있을 수 있지만 각 범프 한두 번 후에 비행 경로가 정상으로 돌아옵니다.
일부 범프는 d 및 f 블록이 가득 차 있기 때문에 발생합니다. 또는 절반으로 채워진 하위 쉘이 매력적이어서 그러한 구성에 도달하기 위해 약간의 무자비한 경주가있을 수 있습니다. 예를 들어 chromium은 예상되는 3d4 s2 대신 3d5 4s1 구성을 채택하는 것을 좋아합니다. 상대 주의적 효과가 역할을 할 수 있습니다. 따라서 Lr은 예상되는 5d1 6s2가 아니라 7p1 7s2입니다.
중요한 점은 다음과 같습니다.
- 전자 구성은 중성, 분리 된 접지 상태 원자 용입니다. 얼마나 많은 화학자들이 분리 된 원자를 가지고 작업 했습니까? 물론 몇몇 기체 상 분광학 자들이 수행하지만 거의 모든 일반적인 화학 실험은 수용액에서 수행됩니다. 거의 모든 산업 화학은 응축 단계에서 수행됩니다. 거의 모든 유기 화학은 용액에서 이루어집니다. 참조 : 요소의 전자 구성을 가르치는 이유는 무엇입니까?
- 이온은 거의 모든 원자에 대해 분리 된 기체 원자보다 더 중요하고 중요한 이온은 비정상적인 전자 구성이 없기 때문에 원자의 비정상적인 전자 구성에 대해 걱정할 이유가 거의 없습니다. 전이 요소에서 d 및 s 궤도 또는 내부 전이 요소에서 d, s 및 f 궤도의 점유에 이상없이 특성전자 구성에 초점을 맞추는 것이 좋습니다. 참조 : Wulfsberg G 2000, 무기 화학, University Science Books, 캘리포니아 소살리토, p. 3.
예를 들어 란탄 족 3가 양이온의 전자 구성을 고려해보십시오.
+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
불규칙 없음! 여기 :
½f = Eu + 2 (4f7)는 Gd + 3 (4f7)을 모방하는 것을 좋아합니다.
f = Yb + 2 (4f14)는 Lu + 3 (4f14)을 모방하는 것을 좋아합니다. )
그 다음에는 란탄 족 조상 인 La + 3 (f0)의 빈 코어를 얻는 것을 좋아하는 Ce + 4 (f0)가 있습니다. Tb + 4 (f7)는 Gd + 3 (f7)과 동일한 절반으로 채워진 구성을 얻습니다.
참조 : Shchukarev SA 1974, Neorganicheskaya khimiya, vol. 2 Vysshaya Shkola, Moscow (러시아어), p. 118)