תצורת גרעין אלקטרונית: בנייה, דוגמאות - כִּימִיָה - 2025

הקומפקטי או הקרנל אלקטרוני תצורה כלומר אחד סימוני קוונטים אשר במשך מספר אלקטרוני sublevels האנרגיה שלהם מקוצרים על ידי סימני גז אציל בסוגריים. זה שימושי מאוד בעת כתיבת תצורות אלקטרוניות עבור אלמנט מסוים, מכיוון שהוא פשוט ומהיר.

המילה 'גרעין' מתייחסת בדרך כלל לקליפות האלקטרוניות הפנימיות של אטום; כלומר אלה שבהם האלקטרונים שלהם אינם בעלי ערך ולכן אינם משתתפים בקשר הכימי, למרות שהם מגדירים את תכונות היסוד. באופן מטאפורי, הגלעין יהיה פנים הבצל, כאשר שכבותיו מורכבות מסדרה של אורביטלים הגדלים באנרגיה.

תצורות אלקטרוניות מקוצרות עם סמלי הגז האצילי. מקור: גבריאל בוליבר.

בתמונה למעלה מופיעים הסמלים הכימיים לארבעה מהגזים האצילים בסוגריים ובצבעים שונים: (ירוק), (אדום), (סגול) ו- (כחול).

כל אחת מהמסגרות המנוקדות שלה מכילה קופסאות המייצגות את האורביטלים. ככל שהם גדולים יותר, כך גדל מספר האלקטרונים שהם מכילים; מה שאומר שתוך כדי לפשט את התצורות האלקטרוניות של אלמנטים נוספים בעזרת סמלים אלה. זה חוסך זמן ואנרגיה בכתיבת כל הסימונים.

בנה סדר

לפני השימוש בתצורות אלקטרונים של גרעינים, כדאי לבדוק את הסדר הנכון לבנות או לכתוב תצורות כאלה. זה מנוהל על פי הכלל באלכסונים או בתרשים מולר (נקרא בחלקים מסוימים שיטת הגשם). בהתחשב בתרשים זה, סימוני הקוונטים הם כדלקמן:

1s 2s 2p 3s 3p 4s 3d 4p 5s 4d 5p 6s 4f 5d 6p 7s 5f 6d 7p

מחרוזת זו של תוויות קוונטיות נראית מאומצת; וזה עוד יותר נכון אם היה צריך להיות כתוב בכל פעם שתצורת האלקטרונים של כל אלמנט שנמצא בתקופה 5 ואילך עומדת להיות מיוצגת. שימו לב גם כי המיתר ריק מאלקטרונים; אין מספרים בזוויות הימניות העליונות (1s ² 2s ² 2p ⁶ …).

יש לזכור כי אורביטלים s יכולים "לאכלס" שני אלקטרונים (ns ² ). האורביטלים p הם שלושה בסך הכל (התבונן בשלוש התיבות שלמעלה), כך שיוכלו להכיל שישה אלקטרונים (np ⁶ ). ולבסוף, האורביטלים d הם חמישה, ו- f הם שבעה, עם סך של עשרה (nd ¹⁰ ) וארבע עשרה (nf ¹⁴ ), בהתאמה.

קיצור תצורה אלקטרונית

לאחר שנאמר את האמור לעיל, אנו ממשיכים למלא את השורה הקודמת של רישומי הקוונטים באלקטרונים:

1s ² 2s ² 2p ⁶ 3s ² 3p ⁶ 4s ² 3d ¹⁰ 4p ⁶ 5s ² 4d ¹⁰ 5p ⁶ 6s ² 4f ¹⁴ 5d ¹⁰ 6p ⁶ 7s ² 5f ¹⁴ 6d ¹⁰ 7p ⁶

כמה אלקטרונים יש בסך הכל? 118. ולאיזה יסוד מספר כה גדול של אלקטרונים תואם באטום שלו? לאוגנסון הגז האצילי, אוג.

נניח שיש אלמנט עם המספר הקוונטי Z השווה ל 119. ואז, תצורת האלקטרון של הערכיות שלו תהיה 8s ¹ ; אבל מה תהיה התצורה האלקטרונית המלאה שלה?

1s ² 2s ² 2p ⁶ 3s ² 3p ⁶ 4s ² 3d ¹⁰ 4p ⁶ 5s ² 4d ¹⁰ 5p ⁶ 6s ² 4f ¹⁴ 5d ¹⁰ 6p ⁶ 7s ² 5f ¹⁴ 6d ¹⁰ 7p ⁶ 8s ¹

ומה תהיה תצורת הגרעין האלקטרונית שלך, זו הקומפקטית? הוא:

8s ¹

שימו לב לפשט או לקיצור הברור. בסמל כל 118 האלקטרונים שנכתבו לעיל נספרים, כך שלמרכיב הלא וודאי הזה יש 119 אלקטרונים, שרק אחד מהם הוא בעל ערך (הוא ימוקם מתחת לפרנקיום בטבלה המחזורית).

דוגמאות

כללי

נניח כעת שברצונך להפוך את הקיצור בהדרגה:

2s ² 2p ⁶ 3s ² 3p ⁶ 4s ² 3d ¹⁰ 4p ⁶ 5s ² 4d ¹⁰ 5p ⁶ 6s ² 4f ¹⁴ 5d ¹⁰ 6p ⁶ 7s ² 5f ¹⁴ 6d ¹⁰ 7p ⁶

שים לב כי 1s ² הוחלף על ידי. הגז האצילי הבא הוא ניאון, שיש לו 10 אלקטרונים. בידיעת זאת, הקיצור ממשיך:

3s ² 3p ⁶ 4s ² 3d ¹⁰ 4p ⁶ 5s ² 4d ¹⁰ 5p ⁶ 6s ² 4f ¹⁴ 5d ¹⁰ 6p ⁶ 7s ² 5f ¹⁴ 6d ¹⁰ 7p ⁶

ואז ארגון עוקב אחריו, עם 18 אלקטרונים:

4s ² 3d ¹⁰ 4p ⁶ 5s ² 4d ¹⁰ 5p ⁶ 6s ² 4f ¹⁴ 5d ¹⁰ 6p ⁶ 7s ² 5f ¹⁴ 6d ¹⁰ 7p ⁶

מכיוון שהגז האצילי הבא הוא קריפטון, הקיצור מתקדם על ידי 36 אלקטרונים נוספים:

5s ² 4d ¹⁰ 5p ⁶ 6s ² 4f ¹⁴ 5d ¹⁰ 6p ⁶ 7s ² 5f ¹⁴ 6d ¹⁰ 7p ⁶

ל- Xenon 54 אלקטרונים, ולכן אנו מעבירים את הקיצור למסלול 5p:

6s ² 4f ¹⁴ 5d ¹⁰ 6p ⁶ 7s ² 5f ¹⁴ 6d ¹⁰ 7p ⁶

כעת הבחנת בכך שתצורת האלקטרונים מקוצרת תמיד למסלול ה- np; כלומר, בגזים האצילים אורביטלים אלה מלאים אלקטרונים. ולבסוף רדון עוקב אחריו, עם 86 אלקטרונים, אז אנו מקצרים למסלול 6p:

7s ² 5f ¹⁴ 6d ¹⁰ 7p ⁶

חַמצָן

לחמצן שמונה אלקטרונים, כאשר התצורה האלקטרונית המלאה שלה היא:

1s ² 2s ² 2p ⁴

הקיצור היחיד בו אנו יכולים להשתמש הוא עבור 1s ² . לפיכך, תצורת הגרעין האלקטרונית שלך הופכת:

2s ² 2p ⁴

אֶשׁלָגָן

לאשלגן יש תשע-עשרה אלקטרונים, כאשר התצורה האלקטרונית המלאה שלה היא:

1s ² 2s ² 2p ⁶ 3s ² 3p ⁶ 4s ¹

שים לב שנוכל להשתמש בסמל כדי לקצר תצורה זו; כמו גם ו. האחרון הוא זה שמשמש מכיוון שארגון הוא הגז האצילי שמתקרב לאשלגן. כך שתצורת האלקטרוניקה של הליבה שלך נראית כך:

4s ¹

הוֹדִי

אינדיום כולל ארבעים ותשע אלקטרונים, כאשר התצורה האלקטרונית המלאה שלה היא:

1s ² 2s ² 2p ⁶ 3s ² 3p ⁶ 4s ² 3d ¹⁰ 4p ⁶ 5s ² 4d ¹⁰ 5p ¹

מכיוון שקריפטון הוא הגז האצילי הקרוב ביותר שקדם לאינדיום, הסמל משמש לקיצור, ויש לנו את תצורת האלקטרון הגרעיני שלו:

5s ² 4d ¹⁰ 5p ¹

למרות שהאורביטלים ה- 4d אינם שייכים רשמית לגרעין האינדיום, האלקטרונים שלהם אינם מעורבים (לפחות בתנאים רגילים) בקשר המתכתי שלו, אלא אלה של האורביטלים 5S ו- 5p.

ווֹלפרָם

לטונגסטן (או וולפרם) 74 אלקטרונים ותצורת האלקטרונים השלמה שלה היא:

1s ² 2s ² 2p ⁶ 3s ² 3p ⁶ 4s ² 3d ¹⁰ 4p ⁶ 5s ² 4d ¹⁰ 5p ⁶ 6s ² 4f ¹⁴ 5d ⁴

שוב, אנו מחפשים את הגז האצילי הקרוב ביותר שקדם לו. במקרה שלך, זה תואם קסנון, שיש לו אורביטלים מלאים של 5p. אז אנו מחליפים את מחרוזת סימוני הקוונטים בסמל, ובסוף נקבל את תצורת האלקטרון הגרעיני שלה:

6s ² 4f ¹⁴ 5d ⁴

הפניות

1. שיבר ואטקינס. (2008). כימיה אורגנית. (גרסה רביעית). מק גריי היל.
2. וויטן, דייויס, פק וסטנלי. (2008). כִּימִיָה (מהדורה 8). לימוד CENGAGE.
3. פט תאייר. (2016). דיאגרמות תצורת אלקטרונים. התאושש מ: chemistryapp.org
4. הלמנסטין, אן מארי, דוקטורט. (05 בדצמבר 2018). הגדרת ליבת הגז האצילי. התאושש מ: thoughtco.com/
5. ויקיפדיה. (2019). תצורה אלקטרונית. התאושש מ: es.wikipedia.org