Najlepsza odpowiedź
DLA KOGOŚ MAJĄCEGO PROBLEMY ZROZUMIENIE KONFIGURACJI ELEKTRONOWEJ –
Weźmy na przykład wanad (V) (chrom jest nieco bardziej skomplikowany, więc wyjaśnię to później). Najpierw musimy sprawdzić liczbę atomową V, która wynosi 23. Ponieważ V jest w tym przypadku atomem (a nie jonem), jest to liczba elektronów w V.
Następnie postępujemy zgodnie z kolejność w poniższej tabeli (która jest bardzo łatwa do skonstruowania na wypadek, gdybyś się pomylił w przyszłości (link poniżej)) –
Jak mogłeś zauważyć, kolejność nie jest zgodna z prostą logiką (3d pojawia się po 4 s, 4d po 5 s itd.), dlatego bardzo ważne jest nauczenie się konstruowania powyższej tabeli, jeśli chodzi o konfigurację elektronów.
Jednym ważnym kluczem jest poznanie maksymalnej liczby elektronów, jaką może zawierać dana podpowłoka (s, p, d, f) –
Zaczynamy od podpowłoki s, która zawiera 2 elektrony,
p-podpowłoka może pomieścić 4 więcej niż to, tj. 2 + 4 = 6 elektronów,
podpowłoka d może pomieścić o 4 więcej niż to, tj. 6 + 4 = 10 elektronów, i
podpowłoka f może pomieścić o 4 więcej niż to, tj. 10 + 4 = 14 elektronów.
Jak pewnie zauważyłeś, po podpowłoce s wszystkie podpowłoki mają o 4 elektrony więcej niż poprzednia podpowłoka.
W przypadku Vandium
Najpierw 2 elektrony wypełniają podpowłokę 1s. Pozostajemy teraz z 23-2 = 21 elektronami
Następnie 2 elektrony wypełniają podpowłokę 2s. Pozostajemy teraz z 21-2 = 19 elektronami
Następnie 6 elektronów wypełnia podpowłokę 2p. Pozostajemy teraz z 19-6 = 13 elektronów
Następnie 2 elektrony wypełniają podpowłokę 3s. Pozostajemy teraz z 13-2 = 11 elektronami
Następnie 6 elektronów wypełnia podpowłokę 3p. Pozostajemy teraz z 11–6 = 5 elektronami
Następnie 2 elektrony wypełniają podpowłokę 4s. Pozostajemy teraz z 5–2 = 3 elektronami
Wreszcie ostatnie 3 elektrony częściowo wypełniają podpowłokę 3D.
Sposób, w jaki to piszemy, jest następujący: pierwsza podpowłoka ^ {liczba elektronów w podpowłoce} druga podpowłoka ^ {liczba elektronów w podpowłoce} …
Zatem dla V, logiczna konfiguracja elektronów to: 1s ^ 2 2s ^ 2 2p ^ 6 3s ^ 2 3p ^ 6 4s ^ 2 3d ^ 3
Prostszym sposobem wyrażenia tego jest zastąpienie części konfiguracji elektronowej, która odpowiada gaz szlachetny przez [symbol gazu szlachetnego]. Tak jak w tym przypadku, 1s ^ 2 2s ^ 2 2p ^ 6 3s ^ 2 3p ^ 6 jest konfiguracją elektronową Argonu (Ar), stąd strukturę elektronową V można zapisać jako:
[Ar ] 4s ^ 2 3d ^ 3
Jeśli koncepcja konfiguracji elektronów jest nadal niejasna, obejrzyj ten film Bozeman Science , który wyjaśnia, jak napisz konfiguracje elektronów, powie nam, jak utworzyć powyższą tabelę i może wyjaśnić wszelkie inne wątpliwości, które możesz mieć co do podstaw tego tematu.
ODPOWIEDŹ TWÓJ PROBLEM –
Zgodnie z powyższą metodą konfiguracja elektronów Cr powinna wynosić : 1s ^ 2 2s ^ 2 2p ^ 6 3s ^ 2 3p ^ 6 4s ^ 2 3d ^ 4 lub [Ar] 4s ^ 2 3d ^ 4 ALE zamiast tego jest: 1s ^ 2 2s ^ 2 2p ^ 6 3s ^ 2 3p ^ 6 4s ^ 1 3d ^ 5 lub [Ar] 4s ^ 1 3d ^ 5 i tym samym narusza zasadę Aufbau, która mówi, że elektrony krążące wokół jednego lub więcej atomów wypełniają najniższe dostępne poziomy energii (podpowłoki ) przed wypełnieniem wyższych poziomów.
Aby zrozumieć i dlaczego tak się dzieje, ważne jest, aby zdać sobie sprawę, że podpowłoka, która jest dokładnie w połowie wypełniona, jest bardziej stabilna niż częściowo wypełniona podpowłoka, która nie jest pełna. Elektron przesuwa się z podpowłoki 4s do 1/2 wypełnienia podpowłoki 3D, co daje atomowi większą stabilność, więc zmiana jest korzystna.
Ważne jest, aby zrozumieć, że jest to nienormalny wyjątek od zasady Aufbau . Wolfram (W) ma taką samą wartościowość jak Chrom, ale w przeciwieństwie do Cr, W kieruje się zasadą Aufbau. Innym metalem, który nie przestrzega tej zasady, jest miedź (Cu), która ma konfigurację elektronową: [Ar] 4s ^ 1 3d ^ {10} zamiast [Ar] 4s ^ 2 3d ^ 9 (aby wypełnić orbital d ; całkowicie wypełnione podpowłoki są bardziej stabilne niż częściowo wypełnione podpoziomy).
Odpowiedź
Krótka odpowiedź jest taka, że istnieje skomplikowany zestaw interakcji między elektronami a jądrem, a także między same elektrony. To jest to, co ostatecznie tworzy konfigurację elektronową.
Idąc wzdłuż elementów, wzór w konfiguracjach elektronów przypomina tor lotu. Po drodze mogą występować pewne turbulencje, ale po każdym lub dwóch uderzeniach tor lotu wraca do normy.
Niektóre wyboje są spowodowane faktem, że w blokach d i f, lub w połowie wypełnione podpowłoki stają się atrakcyjne do tego stopnia, że może być trochę niegodnej rasy, aby dostać się do takich konfiguracji. Na przykład chrom lubi wyprzedzać siebie i przyjmować konfigurację 3d5 4s1 zamiast oczekiwanego 3d4 s2. Rolę mogą odgrywać efekty relatywistyczne. Zatem Lr wynosi 7p1 7s2, a nie oczekiwane 5d1 6s2.
Ważne punkty to:
- Konfiguracje elektronów dotyczą neutralnych, izolowanych atomów w stanie podstawowym. Ilu chemików kiedykolwiek pracuje z izolowanymi atomami? Jasne, robi to kilku spektroskopistów fazy gazowej, ale prawie wszystkie ogólne eksperymenty chemiczne są wykonywane w roztworze wodnym. Prawie cała chemia przemysłowa odbywa się w fazach skondensowanych. Prawie cała chemia organiczna zachodzi w roztworze. Zobacz: Po co uczyć konfiguracji elektronowej elementów, którymi się zajmujemy?
- Ponieważ jony są ważniejsze niż izolowane atomy gazowe dla prawie wszystkich atomów, a ważne jony nie mają anomalnych konfiguracji elektronów, nie ma powodu, aby martwić się o anomalne konfiguracje elektronów atomów. Lepiej będzie skupić się na „charakterystycznych” konfiguracjach elektronów bez anomalii w zajętości orbitali di s w elementach przejściowych lub orbitali d, s i f w wewnętrznych elementach przejściowych. Patrz: Wulfsberg G 2000, Inorganic Chemistry, University Science Books, Sausalito, California, str. 3.
Rozważmy na przykład konfiguracje elektronów trójwartościowych kationów lantanowców:
+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
Żadnych nieprawidłowości! Tutaj:
½f = Eu + 2 (4f7) lubi emulować Gd + 3 (4f7);
f = Yb + 2 (4f14) lubi emulować Lu + 3 (4f14) )
Następnie mamy Ce + 4 (f0), które lubi osiągać pusty rdzeń swojego lantanowca przodka, mianowicie La + 3 (f0); i Tb + 4 (f7) osiągając tę samą w połowie wypełnioną konfigurację co Gd + 3 (f7).
Patrz: Shchukarev SA 1974, Neorganicheskaya khimiya, vol. 2 Vysshaya Shkola, Moskwa (po rosyjsku), s. 118)