Cel mai bun răspuns
PENTRU CINEVA CARE AU PROBLEME ÎNȚELEGIND CONCEPTUL DE CONFIGURARE A ELECTRONULUI –
Să luăm exemplul vanadiului (V) (cromul este puțin mai complicat, așa că îl explic mai târziu). Mai întâi trebuie să verificăm numărul atomic al lui V, care este 23. Deoarece V este un atom în acest caz (și nu un ion), acesta este numărul de electroni din V.
Apoi, urmăm ordinea din tabelul de mai jos (care este foarte ușor de construit în cazul în care vă veți confunda în viitor (link de mai jos)) –
După cum ați fi observat că ordinea nu urmează o logică simplă (3d vine după 4s, 4d vine după 5s etc.), de aceea este foarte important să învățați să construiți tabelul de mai sus când vine vorba de configurația electronică.
O cheie importantă este să învățăm numărul maxim de electroni pe care un anumit subshell (s, p, d, f) îl poate conține –
Începem cu s-subshell care conține 2 electroni,
p-subshell poate conține 4 mai mult decât adică. 2 + 4 = 6 electroni,
d-subshell poate conține 4 mai mult decât adică. 6 + 4 = 10 electroni și
f-subshell poate conține 4 mai mult decât adică. 10 + 4 = 14 electroni.
Așa cum trebuie să fi observat că după s-sub-shell, toate sub-shell-urile au 4 electroni mai mult decât sub-shell-ul anterior.
În cazul Vandium
Mai întâi, 2 electroni umplu sub-coaja 1s. Acum rămânem cu 23-2 = 21 de electroni
Apoi, 2 electroni umple sub-coaja 2s. Acum rămânem cu 21-2 = 19 electroni
Apoi, 6 electroni umple sub-coaja 2p. Acum rămânem cu 19-6 = 13 electroni
Apoi, 2 electroni umple sub-coaja 3s. Acum rămânem cu 13-2 = 11 electroni
Apoi, 6 electroni umple sub-coaja 3p. Acum rămânem cu 11-6 = 5 electroni
Apoi, 2 electroni umple sub-coaja 4s. Acum rămânem cu 5-2 = 3 electroni
În cele din urmă, ultimii 3 electroni umplu parțial sub-coaja 3d.
Modul în care scriem acest lucru este: 1st subshell ^ {number of electrons in the subshell} 2nd subshell ^ {number of electrons in the subshell} …
Prin urmare, pentru V, configurația electronică este în mod logic: 1s ^ 2 2s ^ 2 2p ^ 6 3s ^ 2 3p ^ 6 4s ^ 2 3d ^ 3
O modalitate mai simplă de a exprima acest lucru este prin înlocuirea unei părți din configurația electronică care corespunde unei gaz nobil prin [simbolul gazului nobil]. Ca și în acest caz, 1s ^ 2 2s ^ 2 2p ^ 6 3s ^ 2 3p ^ 6 este configurația electronică a Argonului (Ar), prin urmare structura electronică a lui V poate fi scrisă ca:
[Ar ] 4s ^ 2 3d ^ 3
În cazul în care conceptul de configurație electronică este încă neclar, verificați acest videoclip Bozeman Science care explică cum să scrie configurații electronice, ne spune cum să realizăm tabelul de mai sus și ar putea elimina orice alte îndoieli cu privire la elementele de bază ale acestui subiect.
RĂSPUNS LA PROBLEMA DUMNEAVOASTRĂ –
Conform metodei de mai sus, configurația electronică a Cr ar trebui să fie : 1s ^ 2 2s ^ 2 2p ^ 6 3s ^ 2 3p ^ 6 4s ^ 2 3d ^ 4 sau [Ar] 4s ^ 2 3d ^ 4 DAR este în schimb: 1s ^ 2 2s ^ 2 2p ^ 6 3s ^ 2 3p ^ 6 4s ^ 1 3d ^ 5 sau [Ar] 4s ^ 1 3d ^ 5 și, prin urmare, încalcă principiul Aufbau, care afirmă că electronii care orbitează unul sau mai mulți atomi umple cele mai scăzute niveluri de energie disponibile (sub-coajă) ) înainte de a umple niveluri superioare.
A înțelege și de ce se întâmplă acest lucru, este important să ne dăm seama că un sub-shell care este exact pe jumătate umplut este mai stabil decât un sub-shell parțial umplut care nu este pe jumătate plin. Un electron se deplasează de la sub-coajă 4s pentru a umple 1/2 sub-coajă 3d, ceea ce conferă atomului o stabilitate mai mare, deci schimbarea este favorabilă.
Este important să înțelegem că aceasta este o excepție anormală de la principiul Aufbau . Tungstenul (W) are aceeași valență ca și cromul, totuși, spre deosebire de Cr, W urmează principiul Aufbau. Un alt metal care nu respectă acest principiu este Cuprul (Cu), care are o configurație electronică de: [Ar] 4s ^ 1 3d ^ {10}, în loc de [Ar] 4s ^ 2 3d ^ 9 (pentru a umple orbitalul d ; sub-cochilii complet umplute sunt mai stabile decât subnivelele parțial umplute).
Răspuns
Răspunsul scurt este că există un set complicat de interacțiuni între electroni și nucleu, precum și între electronii înșiși. Aceasta este ceea ce produce în cele din urmă o configurație electronică.
Procedând de-a lungul elementelor, modelul din configurațiile electronice seamănă apoi cu o cale de zbor. S-ar putea să existe un pic de turbulență pe parcurs, dar după fiecare lovitură sau două, traseul de zbor revine la normal.
Unele dintre denivelări sunt cauzate de faptul că în blocurile d și f, complet sau sub-coajele pe jumătate umplute devin atractive, atât de mult încât poate exista o cursă puțin nedemnă pentru a ajunge la astfel de configurații. Deci, cromului, de exemplu, îi place să devină în sine și să adopte o configurație 3d5 4s1 mai degrabă decât așteptatul 3d4 s2. Efectele relativiste pot juca un rol. Astfel, Lr este mai degrabă 7p1 7s2 decât 5d1 6s2 așteptat.
Punctele importante sunt:
- Configurațiile electronice sunt pentru atomi neutri, izolați, de la bază. Câți chimiști lucrează vreodată cu atomi izolați? Sigur, o fac câțiva spectroscopiști în fază gazoasă, dar aproape toate experimentele de chimie generală se fac în soluție de apă. Aproape toată chimia industrială se face în faze condensate. Aproape toată chimia organică se face în soluție. A se vedea: De ce să învățăm configurația electronică a elementelor?
- Deoarece ionii sunt mai importanți decât atomii gazoși izolați pentru aproape toți atomii, iar ionii importanți nu au configurații electronice anormale, există puține motive de îngrijorare cu privire la configurațiile electronice anormale ale atomilor. Veți fi mai bine să vă concentrați asupra configurațiilor electronice „caracteristice” fără anomalii în ocuparea orbitalelor d și s în elementele de tranziție sau orbitalele d, s și f în elementele de tranziție interioare. A se vedea: Wulfsberg G 2000, Chimie anorganică, University Science Books, Sausalito, California, p. 3.
De exemplu, luați în considerare configurațiile electronice ale cationilor trivalenți ai lantanidelor:
+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
Fără nereguli! Aici:
½f = Eu + 2 (4f7) îi place să emuleze D + 3 (4f7);
f = Yb + 2 (4f14) îi place să emule Lu + 3 (4f14) )
Apoi există Ce + 4 (f0), căruia îi place să obțină nucleul gol al progenitorului său de lantanid și anume La + 3 (f0); și Tb + 4 (f7) obținând aceeași configurație semi-umplută ca Gd + 3 (f7).
A se vedea: Shchukarev SA 1974, Neorganicheskaya khimiya, vol. 2 Vysshaya Shkola, Moscova (în rusă), p. 118)