电子排布 Electron Configuration

什么是电子配置?

电子构型是原子(或分子)的电子在原子或分子轨道中的分布。

什么是轨道? (简单定义)

在原子核周围的任何地方都可以找到电子。轨道是电子在原子周围最有可能的位置。

如果你想看看一个轨道是什么样子的:

Orbitron

配置示例(符号)

电子配置氖原子是 1s² 2s² 2p⁶。

轨道示例

1s² 是一个特定的轨道。在本例中:

  • “1”是能级。
  • “s”是轨道类型。
  • “2”是其中的电子数。

注意:“2s²”和“2p⁶”也是轨道。

壳层和子壳层

电子构型按壳层和子壳层进行划分。

什么是电子壳? (简单定义)

电子壳是原子外部的一块。它是一组具有相同量子数值的轨道。

它们被赋予从“K”到“Q”的数字或字母。

在霓虹灯示例中:

  • 1s²(1 是量子数和壳层)
  • 2s²(2 是量子数和shell)

什么是电子子壳层? (简单定义)

子壳层是由电子轨道分隔的电子壳层的细分。子壳标记为 s、p、d 和 f。

以霓虹灯为例:

  • 1s² (s 是子壳)
  • 2p⁶ (p 是子壳)

为什么电子构型重要吗?

你肯定没听说过质子或中子构型,对吧?

那是因为它们很容易找到,我们知道它们在哪里。你不能对电子说同样的话。

事实上,当我们说一个电子是轨道时,是因为它存在的概率很高。不是因为我们对此有把握。这是“轨道”的定义。

所以我们研究电子配置的主要原因是:

  1. 电子很难找到。
  2. 电子是原子和分子相互作用的原因。
  3. 它帮助我们预测元素的属性。
  4. 它帮助我们确定元素的化合价。

其他应用

  • LCAO (Linear combination of atomic orbitals)
  • DFT (Density functional theory)
  • ES (Emission spectrum)

编写电子构型

首先我们需要了解电子如何选择它们的位置。也称为“一般规则”。

接下来我将解释编写电子配置的传统方法,然后解释您可以使用的一个很酷的技巧。

规则 1:按能级分布

直觉可能使我们相信电子将首先填充更靠近原子核的轨道。

但这并不完全正确。它们首先填充较低能量的轨道。其中大多数更靠近细胞核,但并非总是如此。

规则2:按距离分布

当他们可以在相同能量轨道之间进行选择时,他们会选择尽可能远。

规则 3:电子自旋分布

当满足前面的规则时,电子将通过自旋配对。但他们不能有相同的旋转。

例如,一个电子会向上旋转,另一个会向下旋转:

传统的填充方法

我们使用记忆辅助来遵守规则 1(上):

只需按照从上到下的线。填充轨道并移动到下一个。

你需要尊重每个子壳中的最大电子数:

  • s: 2.
  • p: 6.
  • d: 10.
  • f: 14.

惰性气体配置示例:

  • 他:1s2。
  • Ne:1s2 2s2 2p6。
  • 氩气:1s2 2s2 2p6 3s2 3p6。
  • Kr:1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d10 4s2 4p6。
  • Xe:1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d10 4s2 4p6 4d10 5s2 5p6。
  • Rn:1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d10 4s2 4p6 4d10 5s2 5p6 4f14 5d10 6s2 6p6。

方法的问题是:

  1. 你必须记住这个记忆辅助。
  2. 你必须控制你目前使用的电子数量。
  3. 您必须记住每个子壳层(s、p、d、f)中有多少电子。
  4. 需要很多时间。

块法(黑客)

我将在这里解释一个很酷的黑客:

步骤 1:以块为单位标记周期表.

第 2 步:确定元素周期表上感兴趣的元素并将其圈起来。

步骤 3:将氢气作为起点。

第 4 步:从左到右、从上到下滑过每一行,写出电子构型,直到到达您的元素。

Ge: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p2

步骤 5:通过添加所有上标来检查您的工作,看看它加起来是否等于您的电子总数感兴趣的元素。这是可选的。

2+2+6+2+6+2+10+2 = 32.

是什么让这个方法更好:

  • 你不必记住每个子壳层(s、p、d、f)中有多少电子。
  • 你不必记住那个记忆辅助。
  • 您不必跟踪迄今为止使用过的电子。
  • 花费的时间要少得多。

缩略电子配置

正如您在上面看到的,标准分布通常会导致大电子配置。

在这些情况下,我们可以使用缩写配置(凝聚电子配置)。我们可以称之为官方黑客。

为什么?好吧,您会注意到每个重原子中总是有一组完整的子壳。这也是之前元素周期表中惰性气体的相同配置。

所以我们要做的是将最后一种惰性气体放在方括号中。

例子

钠的电子构型是 1s² 2s² 2p⁶ 3s¹。我们如何用缩写形式写它?

第一步:我们选择最后一种惰性气体。在这种情况下,它是霓虹灯元素。

Neon 配置为 1s² 2s² 2p⁶,因此我们将其替换为 [Xe] :

[Ne]3s¹ 。

Neon 可以缩写为 [He] 2s² 2p⁶ 。

英文版

访问 英文如果需要,请进行

引文

当您需要在家庭作业或论文中包括事实或信息时,还应包括在何处以及如何查找信息 (电子配置).

这使您的论文可信,有时在高等教育中是必要的。

为了简化您的生活(和引用),只需将以下信息复制并粘贴到作业或论文中:

Luz, Gelson. 电子配置(完整,缩写和一个很酷的黑客). 材料博客。 Gelson Luz.com。 dd mm yyyy。 网址。

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