Apakah konfigurasi elektronik luaran?

The konfigurasi elektronik, juga dikenali sebagai struktur elektronik, adalah susunan elektron dalam tahap tenaga di sekeliling nukleus atom.

Menurut model atom Bohr kuno, elektron menempati beberapa peringkat dalam orbit di sekeliling nukleus, dari lapisan pertama yang paling dekat dengan nukleus, K, ke lapisan ketujuh, Q, yang paling jauh dari nukleus.

Dari segi model mekanik kuantum yang lebih halus, lapisan K-Q dibahagikan kepada satu set orbital, masing-masing yang boleh diduduki oleh tidak lebih dari sepasang elektron (Encyclopædia Britannica, 2011).

Secara umumnya, konfigurasi elektronik digunakan untuk menggambarkan orbitals atom dalam keadaan dasarnya, tetapi ia juga boleh digunakan untuk mewakili atom yang telah diionisasi dalam kation atau anion, mengimbangi kerugian atau mendapatkan elektron dalam orbital masing-masing.

Banyak sifat fizikal dan kimia unsur-unsur boleh dikaitkan dengan konfigurasi elektronik mereka yang unik. Elektron valensi, elektron di lapisan terluar, adalah faktor penentu untuk kimia unik unsur.

Konsep dasar konfigurasi elektronik

Sebelum menyerahkan elektron kepada atom ke orbital, seseorang mesti menjadi biasa dengan konsep asas konfigurasi elektronik. Setiap elemen Jadual Berkala terdiri daripada atom, yang terdiri daripada proton, neutron dan elektron.

Elektron memperlihatkan muatan negatif dan dijumpai di sekitar nukleus atom dalam orbital elektron, yang ditakrifkan sebagai isipadu ruang di mana elektron boleh dijumpai dalam kebarangkalian 95%.

Empat jenis orbital yang berbeza (s, p, d, dan f) mempunyai bentuk yang berbeza, dan orbit boleh mengandungi maksimum dua elektron. Orbital p, d dan f mempunyai sublevels yang berbeza, jadi ia mungkin mengandungi lebih banyak elektron.

Seperti yang ditunjukkan, konfigurasi elektronik bagi setiap elemen adalah unik untuk kedudukannya dalam jadual berkala. Tahap tenaga ditentukan oleh tempoh dan jumlah elektron diberikan oleh nombor atom unsur tersebut.

Orbital pada tahap tenaga yang berbeza sama dengan satu sama lain, tetapi menduduki kawasan yang berbeza di angkasa.

1b orbital dan orbital 2s mempunyai ciri-ciri orbital s (nod radial, kebarangkalian kelantangan sfera, mereka hanya boleh mengandungi dua elektron, dan sebagainya). Tetapi, seperti yang dijumpai dalam tahap tenaga yang berbeza, mereka menduduki ruang yang berlainan di sekeliling nukleus. Setiap orbit boleh diwakili oleh blok tertentu dalam jadual berkala.

Blok s adalah rantau logam alkali termasuk helium (Kumpulan 1 dan 2), blok d adalah logam peralihan (Kumpulan 3 hingga 12), blok p adalah unsur kumpulan utama Kumpulan 13 hingga 18 , Dan blok f ialah siri lanthanide dan actinide (Faizi, 2016).

Rajah 1: unsur-unsur jadual berkala dan tempohnya yang berbeza mengikut tahap tenaga orbital.

Prinsip Aufbau

Aufbau berasal dari perkataan Jerman "Aufbauen" yang bermaksud "untuk membina". Pada dasarnya, ketika menulis konfigurasi elektron kita sedang membina orbit elektron ketika kita berpindah dari satu atom ke yang lain.

Semasa kita menulis konfigurasi elektronik sebuah atom, kita akan mengisi orbital dalam peningkatan bilangan nombor atom.

Prinsip Aufbau berasal dari prinsip pengecualian Pauli yang mengatakan tidak ada dua fermion (misalnya, elektron) dalam atom. Mereka mungkin mempunyai set nombor kuantum yang sama, jadi mereka perlu "menyusun" pada tahap tenaga yang lebih tinggi.

Bagaimana elektron terkumpul adalah subjek konfigurasi elektron (Prinsip Aufbau, 2015).

Atom yang stabil mempunyai banyak elektron seperti proton di dalam nukleus. Elektron berkumpul di sekeliling nukleus dalam orbital kuantum berikutan empat peraturan asas yang dipanggil prinsip Aufbau.

1. Tidak ada dua elektron dalam atom yang berkongsi nombor kuantum yang sama n, l, m, dan s.
2. Elektron akan menduduki orbital tahap tenaga terendah terlebih dahulu.
3. Elektron akan sentiasa mengisi orbital dengan nombor putaran yang sama. Apabila orbital penuh, ia akan bermula.
4. Elektron akan mengisi orbital dengan jumlah nombor kuantum n dan l. Orbital dengan nilai sama (n + l) akan diisi terlebih dahulu dengan nilai n rendah.

Peraturan kedua dan keempat pada dasarnya adalah sama. Contoh peraturan empat ialah orbital 2p dan 3.

Orbital 2p ialah n = 2 dan l = 2 dan orbital 3s ialah n = 3 dan l = 1. (N + l) = 4 dalam kedua-dua kes, tetapi orbital 2p mempunyai tenaga terendah atau nilai terendah n dan akan diisi sebelum Lapisan 3s.

Nasib baik, gambarajah Moeller yang ditunjukkan dalam Rajah 2 boleh digunakan untuk mengisi elektron. Grafik dibaca dengan melaksanakan pepenjutan dari 1s.

Rajah 2: Gambarajah Moeller untuk mengisi konfigurasi elektronik.

Rajah 2 menunjukkan orbital atom dan anak panah mengikuti laluan untuk diikuti.

Sekarang bahawa diketahui bahawa orbital orbital penuh, satu-satunya perkara yang tinggal adalah menghafal saiz setiap orbit.

Orbital S mempunyai 1 kemungkinan nilai m_l untuk mengandungi 2 elektron

P orbit mempunyai 3 kemungkinan nilai m_l untuk mengandungi 6 elektron

Orbital D mempunyai 5 kemungkinan nilai m_l untuk mengandungi 10 elektron

Orbital F mempunyai 7 kemungkinan nilai m_l untuk mengandungi 14 elektron

Ini semua yang diperlukan untuk menentukan konfigurasi elektronik unsur stabil unsur.

Sebagai contoh, ambil unsur nitrogen. Nitrogen mempunyai tujuh proton dan oleh itu tujuh elektron. Orbital pertama untuk diisi adalah orbital 1s.

Sebuah orbit mempunyai dua elektron, jadi terdapat lima elektron yang tinggal. Orbital seterusnya adalah orbital 2s dan mengandungi dua seterusnya. Tiga elektron akhir akan pergi ke orbit 2p yang boleh mengandungi sehingga enam elektron (Helmenstine, 2017).

Kepentingan konfigurasi elektronik luaran

Konfigurasi elektron memainkan peranan penting dalam menentukan sifat-sifat atom.

Semua atom kumpulan yang sama mempunyai konfigurasi elektronik luaran yang sama dengan pengecualian nombor atom n, itulah sebabnya mereka mempunyai sifat kimia yang serupa.

Antara faktor utama yang mempengaruhi sifat-sifat atom termasuk saiz orbital yang diduduki terbesar, tenaga orbital tenaga yang lebih tinggi, bilangan kekosongan orbit dan bilangan elektron dalam orbital tenaga yang lebih tinggi (Konfigurasi Elektron dan Sifat-sifat Atom, SF).

Kebanyakan sifat atom boleh dikaitkan dengan tahap tarikan antara elektron yang lebih luaran ke nukleus dan bilangan elektron dalam lapisan elektron terluar, bilangan elektron valens.

Elektron lapisan luar adalah yang boleh membentuk ikatan kimia kovalen, yang mempunyai keupayaan untuk mengionis untuk membentuk kation atau anion dan adalah yang memberikan keadaan pengoksidaan kepada elemen kimia (Khan, 2014).

Mereka juga akan menentukan radius atom. Apabila n menjadi lebih besar, radius atom meningkat. Apabila atom kehilangan elektron, terdapat penguncupan jejari atom akibat penurunan caj negatif di sekitar nukleus.

Elektron lapisan luar adalah yang diperhitungkan oleh teori ikatan valensi, teori medan kristal dan teori orbital molekul untuk mendapatkan sifat molekul dan hibridasi ikatan (Bozeman Science, 2013).

Rujukan

1. Prinsip Aufbau. (2015, 3 Jun). Diperolehi daripada chem.libretexts: chem.libretexts.org.
2. Sains Bozeman. (2013, Agoto 4). Konfigurasi Elektron. Diambil dari youtube: youtube.com.
3. Konfigurasi Elektron dan Sifat-sifat Atom. (S.F.). Diambil dari oneonta.edu: oneonta.edu.
4. Encyclopædia Britannica. (2011, 7 September). Konfigurasi elektronik. Diambil dari britannica: britannica.com.
5. Faizi, S. (2016, 12 Julai). Konfigurasi Elektronik. Diambil dari chem.libretexts: chem.libretexts.org.
6. Helmenstine, T. (2017, 7 Mac). Prinsip Aufbau - Struktur Elektronik dan Prinsip Aufbau. Diambil dari thoughtco: thoughtco.com.
7. Khan, S. (2014, 8 Jun). Elektron Valence dan ikatan. Diambil dari khanacademy: khanacademy.org.