Elektronenkonfiguration, Wyzant Ressourcen
Elektronen spielen eine entscheidende Rolle bei chemischen Reaktionen und wie Verbindungen miteinander in Wechselwirkung treten. Denken Sie daran, Elektronen sind die negativen Teilchen in einem Atom, das „Umlaufbahn“ Kern. Auch wenn wir sagen, dass sie den Kern umkreisen, wissen wir jetzt, dass sie tatsächlich in einem zufälligen Zustand der Bewegung rund um den Kern eher als machen Kreise um ihn herum, das ist, was eine Umlaufbahn bringt. Die beste Analogie Elektronenbewegung innerhalb eines Atoms zu beschreiben, ist, wie die Bienen summen um einen Bienenstock. Sie fliegen nicht in vollständigen Kreise um ihn herum, aber sie schweben und um sie in einer scheinbar zufälligen Bewegung zu bewegen.
Elektronen erhöhen in Elementen wie Protonen zu tun, die von sich links nach rechts und von oben nach unten auf dem Periodensystem. Daher wäre das Element mit den wenigstenen Elektronen in der oberen linken Ecke des Tisches und das Elemente mit den meisten Elektronen in der unteren rechten Ecke wäre. Die Elemente sind so angeordnet, dass die Erhöhung von Elemente zu Elemente ein Elektron ist. Daher wird in der ersten Reihe, sehen wir, Wasserstoff und Helium. Dies liegt daran, Wasserstoff ein Elektron und Helium hat zwei Elektronen, so legen wir sie Auftrag in steigend.
Electron Orbitals
Wir kategorisieren Elektronen nach dem, was Orbitalebene, in dem sie sich befinden. Die vier Orbitale s, p, d und f. Sie zeichnen sich durch Spaltungen auf dem Periodensystem klassifiziert, wie folgt:
Dies bedeutet, dass die beiden Elektronen eine des Raumes in diesem Bereich gesehen besetzen können, und sie Art „schweben“ um im gegebenen Raum.
Die erste Ansicht ist der Lappen, die auf der XY-Ebene liegen, ist hier in aqua gezeigt. Die zweite Ansicht ist eine dreidimensionale Ansicht von Lappen auf der Z-Achse, das um 360 Grad um die Achse drehen. Es gibt zwei Lappen, ein in der oberen Halbkugel und ein in dem Boden, und ein rohrförmiger Bereich, der die Z-Achse und schneidet die X und Y-Achsen Kreise. Es ist hier in orange dargestellt. Die dritte Ansicht ist der Lappen auf der ZY-Ebene, wobei die X-Achse senkrecht dazu läuft. Es ist hier grün dargestellt. Die letzte Ansicht ist der Lappen auf der ZX-Ebene liegen und in rosa hier gezeigt. Wenn alle diese Schichten zusammengesetzt wurden, würden wir eine Art Sternexplosion Bild, mit einem Rohr finden Sie in der Mitte umgeben.
Die endgültige Orbital ist die f-Orbital, und Wissenschaftler sind nicht ganz sicher, von der Form seines Umlaufs. Aber sie haben scheinbar genaue Vorhersagen von denen Elektronen fallen. Wir zeigen Ihnen die folgenden Wahrscheinlichkeiten von denen Elektronen liegen:
Wir haben Ihnen zwei Wahrscheinlichkeiten, wo die f-Orbitale liegen; jedoch das erste Bild (in blau) auf der Z-Achse dargestellt. Es ist tatsächlich auf der X-Achse wiederholt und wieder auf der Y-Achse. Das zweite Bild (in orange) in den XYZ Abmessungen dargestellt sind; jedoch wird es drei weitere Male für insgesamt vier Positionen wiederholt diese Form und Keulenkonfiguration. Wir sagen, dass diese wahrscheinlich Orte, weil Wissenschaftler nicht eigentlich die genaue Lage von Elektronen verfolgen und bestimmen. Doch durch Forschung und Fähigkeiten Elektronen in anderen Orbitale zu verfolgen, können die Wissenschaftler sagen, dass die wahrscheinliche Lage der f-Ebene Elektronen in einem dieser Orte ist.
In der Chemie ist die Diagonal-Regel (auch als Madelung--Regel bekannt) eine Leitlinie Erläuterung die Reihenfolge, in den Elektronen die Bahnebene zu füllen. Die 1s 2 Orbital wird immer zuerst gefüllt, und es kann zwei Elektronen enthalten. Dann wird die 2s-2-Ebene gefüllt, die auch zwei Elektronen aufnehmen kann. Danach beginnen Elektronen die 2p-Orbital 6, und so weiter zu füllen. Die diagonale Regel stellt eine Regel, die besagt, die genaue Reihenfolge, in der diese Orbitale gefüllt sind, und sieht wie folgt aus:
Wie Sie sehen können, zeigen die roten Pfeile, um die Füllung der Orbitalebenen. Beginnend an der Spitze, der erste rote Pfeil kreuzt die 1s 2 Orbital. Wenn Sie diese Pfeile unten in der Liste folgen, können Sie leicht die Reihenfolge bestimmen, dass Elektronen die Bahnebenen zu füllen.
Es gibt eine Ausnahme von dieser Regel, wenn die Orbitale von Elektronen schwerer zu füllen. Wenn zum Beispiel der 5s 2 Orbitale Füllung, sagt die Regel, dass 5s 2 füllt, und dann wird 4d 10 füllen. Wenn jedoch diese Orbitale für bestimmte Metalle Füllen nur ein Elektron der 5S 2 orbital füllen, und das nächste Elektron wird in die 4D 10 orbital springen. Dies kann vorhergesagt werden, kann aber nicht genau bestimmt werden, bis es beobachtet wird. Dasselbe gilt für die 2 6S orbital für bestimmte Schwermetalle, werden die 6s 2 nur ein Elektron enthalten, und die anderen Elektronen zum 5d 10 orbital springen.
Electron Notation
Im Anschluss an die Diagonale der Regel gibt es eine einfache Möglichkeit, Elektronenkonfiguration zu schreiben. Wir werden einfach die Orbitalnamen verwenden wir von der Diagonalen Regel gelernt (1s 2 2s 2 und so weiter). Allerdings werden wir nur die Anzahl der Elektronen zu schreiben, die das Atom tatsächlich enthält. Zum Beispiel Wasserstoff hat ein Elektron, das in der 1s-Orbital fallen würde. Somit ist die Elektronenkonfiguration für Wasserstoff 1s 1. Wir den Exponenten als 1 schreiben, weil es ein Elektron ist. Helium, das nächste Element, enthält zwei Elektronen. Beide füllen die 1s-Orbital, so dass die Elektronenkonfiguration für Helium ist 1s 2. Auch hier schreiben wir den Exponenten als 2, weil es zwei Elektronen.
Elektronenkonfiguration bewegt sich über und ab des Periodensystems. Sie haben vielleicht bemerkt, dass wir setzen ein Elektron in der 1s-Orbital (mit Wasserstoff) zuerst, und dann setzen wir zwei Elektronen im 1s-Orbital (mit Helium). In Fortsetzung dieser Tendenz, hätten wir die nächsten 3 Elektronen mit Lithium. Wir würden zwei von ihnen Platz in der 1s-Orbital, und einer von ihnen in den 2s-Orbital, so dass die Elektronenkonfiguration würde 1s 2 2s 1. Wie dem auch sei, wir können dies auch mit der Konfiguration von Helium schreiben, weil es ein Edelgas . Edelgase sind stabile Elemente, so können wir ihre Konfigurationen bei der Bestimmung andere Konfigurationen verwenden. Anstatt also 1s 2 2s 1. Schreiben würden wir schreiben [He] 2s 1. Dies bedeutet, dass Lithium die gleiche Konfiguration wie Helium enthält, und dann hat man mehr Elektronen in den orbital 2s. Beachten Sie, dass wir Klammern verwenden, um das vorherige Edelgas, umhüllen und dann weiter schreiben wir die Konfiguration, wie wir normalerweise tun würden. Dies könnte nicht wie eine große Sache scheint, oder eine Verknüpfung gerade jetzt, aber wenn man ziemlich weit unten Periodensystem erhält, wird diese Ihnen eine Menge Zeit und Energie sparen.
Registrieren Sie sich ein kurzes Beispiel dafür zeigen. Lassen Sie uns sagen, dass wir die Elektronenkonfiguration für Ba, Barium bestimmen müssen. Zählen über den Tisch, würden wir mit der folgenden Konfiguration kommen:
1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3P 2 6 4S 3D 10 4p 6 5S 2 4d 10 5P 6 6S 2
Statt all dies heraus zu schreiben, könnten wir einfach das vorherige Edelgas finden, die Xe ist. Deshalb können wir [Xe] schreiben und dann den Rest der Konfiguration herauszufinden. Wir schauen und sehen, dass Ba in der 6. Reihe ist, so dass wir wissen, dass wir mit 6s 2. Wir freuen kann beginnen gehst und sehen, dass Ba das zweite Element in dieser Reihe ist, so dass es zwei Elektronen in die gehen 6s-orbitale.
So können wir feststellen, dass die endgültige Elektronenkonfiguration für Ba ist [Xe] 6s 2.
Elektronenspin
Jedes Elektron in einem Orbital platziert hat ein Merkmal, das wir als „Spin“. Wir haben bereits darüber gesprochen Elektronen gedacht worden, das einen spezifischen zu haben „Orbit“ und dann später in den Orten der oben aufgeführten schweben entdeckt. Nun, Elektronen spinnen nicht wörtlich, aber ihre Bewegung Art sieht aus wie jemand somersaulting, in einem sehr schnellen, zufälligen Zustand. Dies wird Spin genannt. Jedes Elektron kann entweder eine +1/2 Spin oder -1/2 Spin, die seine Bewegungsrichtung anzeigt. Es gibt nie eine 0 Spin. Wenn Orbitale Füllung spin Elektronen paarweise, ein + und ein -. Die Elektronen mit einem nach oben (+) Spin füllen zuerst, und die Elektronen mit einer nach unten (-) Spin füllen Sekunde. Es würde wie folgt aussehen:
und so weiter. Da die Orbital s zwei Elektronen aufnehmen kann, ziehen wir eine Box, in der zwei Elektronen (hier dargestellt mit Pfeilen) passen. Da die p-Orbital 6 Elektronen halten können, ziehen wir drei Boxen, die jeweils zwei Elektronen halten wird. Dies wird mit den d-Orbital (10 Elektronen fit in 5 Boxen) und die f-Orbital (14 Elektronen fit in 7-Boxen) fortsetzen.
Diese Boxen füllen in einer bestimmten Reihenfolge-alle Felder in einer Spalte mit bis Spin Elektronen füllen zuerst, und dann nach unten zu drehen. So zum Beispiel, wenn das Element hat eine Konfiguration von 1s 2 2s 2 2p 3. es würde wie folgt aussehen:
Wie Sie sehen können, füllten wir die Kisten mit bis Pfeile (Elektronen) aus. Wenn wir mehr Elektronen hätten, würden wir gehen zurück und fügen Sie sie in der zweiten Kolonne, wie unten Spinelektronen.
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