Pengisian orbital pada atom yang tidak tereksitasi dilakukan sedemikian rupa sehingga energi atom minimal (prinsip energi minimum). Pertama, orbital pada tingkat energi pertama diisi, kemudian yang kedua, dan orbital dari subtingkat s diisi terlebih dahulu dan baru kemudian orbital pada subtingkat p. Pada tahun 1925, fisikawan Swiss W. Pauli menetapkan prinsip mekanika kuantum dasar ilmu alam (prinsip Pauli, juga disebut prinsip pengecualian atau prinsip pengecualian). Menurut prinsip Pauli:

Sebuah atom tidak dapat memiliki dua elektron yang memiliki himpunan keempat bilangan kuantum yang sama.

Konfigurasi elektron atom dinyatakan dengan rumus di mana orbit yang terisi ditunjukkan dengan kombinasi angka yang sama dengan bilangan kuantum utama dan huruf yang sesuai dengan bilangan kuantum orbital. Superscript menunjukkan jumlah elektron dalam orbital ini.

Hidrogen dan helium

Konfigurasi elektron atom hidrogen adalah 1s 1, dan helium adalah 1s 2. Sebuah atom hidrogen memiliki satu elektron tidak berpasangan, dan atom helium memiliki dua elektron berpasangan. Elektron berpasangan memiliki nilai yang sama dari semua bilangan kuantum, kecuali spin. Atom hidrogen dapat melepaskan elektronnya dan berubah menjadi ion bermuatan positif - kation H + (proton), yang tidak memiliki elektron (konfigurasi elektronik 1s 0). Sebuah atom hidrogen dapat mengikat satu elektron dan berubah menjadi ion H - bermuatan negatif (ion hidrida) dengan konfigurasi elektron 1s 2.

Litium

Tiga elektron dalam atom litium didistribusikan sebagai berikut: 1s 2 1s 1 . Dalam pembentukan ikatan kimia, hanya elektron dari tingkat energi terluar, yang disebut elektron valensi, yang berpartisipasi. Dalam atom litium, elektron valensi adalah sublevel 2s, dan dua elektron dari sublevel 1s adalah elektron internal. Atom litium dengan mudah kehilangan elektron valensinya, berpindah ke ion Li +, yang memiliki konfigurasi 1s 2 2s 0 . Perhatikan bahwa ion hidrida, atom helium, dan kation litium memiliki nomor yang sama elektron. Partikel seperti itu disebut isoelektronik. Mereka memiliki konfigurasi elektronik yang serupa, tetapi muatan nuklirnya berbeda. Atom helium sangat lembam secara kimiawi, yang dikaitkan dengan stabilitas khusus konfigurasi elektronik 1s 2. Orbital yang tidak terisi elektron disebut orbital kosong. Dalam atom litium, tiga orbital dari sublevel 2p kosong.

Berilium

Konfigurasi elektron atom berilium adalah 1s 2 2s 2 . Ketika sebuah atom tereksitasi, elektron dari yang lebih rendah sublevel energi pindah ke orbital kosong dari sublevel energi yang lebih tinggi. Proses eksitasi atom berilium dapat direpresentasikan dengan skema berikut:

1s 2 2s 2 (keadaan dasar) + h→ 1s 2 2s 1 2p 1 (keadaan bersemangat).

Perbandingan keadaan dasar dan keadaan tereksitasi atom berilium menunjukkan bahwa mereka berbeda dalam jumlah elektron yang tidak berpasangan. Dalam keadaan dasar atom berilium, tidak ada elektron yang tidak berpasangan; dalam keadaan tereksitasi, ada dua elektron. Terlepas dari kenyataan bahwa ketika sebuah atom tereksitasi, pada prinsipnya, setiap elektron dari orbital energi yang lebih rendah dapat pindah ke orbital yang lebih tinggi, untuk dipertimbangkan proses kimia hanya transisi antara sublevel energi dengan energi serupa yang signifikan.

Hal ini dijelaskan sebagai berikut. Ketika ikatan kimia terbentuk, energi selalu dilepaskan, yaitu, agregat dua atom masuk ke keadaan yang lebih menguntungkan secara energetik. Proses eksitasi membutuhkan energi. Ketika elektron diputus dalam tingkat energi yang sama, biaya eksitasi dikompensasikan dengan pembentukan ikatan kimia. Ketika melepaskan elektron di dalam level yang berbeda biaya eksitasi begitu besar sehingga tidak dapat dikompensasikan dengan pembentukan ikatan kimia. Dengan tidak adanya kemungkinan pasangan reaksi kimia atom tereksitasi melepaskan kuantum energi dan kembali ke keadaan dasar - proses ini disebut relaksasi.

bor

Konfigurasi elektronik atom unsur periode ke-3 Sistem periodik unsur-unsur akan serupa sampai batas tertentu dengan yang di atas (nomor atom ditunjukkan oleh subskrip):

11 Na 3s 1
12 Mg 3s 2
13 Al 3s 2 3p 1
14 Si 2s 2 2p2
15 P 2s 2 3p 3

Namun, analoginya tidak lengkap, karena yang ketiga tingkat energi terbagi menjadi tiga sublevel, dan semua elemen yang terdaftar memiliki orbital d yang kosong, yang dapat dilewati elektron selama eksitasi, meningkatkan multiplisitas. Ini sangat penting untuk unsur-unsur seperti fosfor, belerang dan klorin.

Jumlah maksimum elektron tidak berpasangan dalam atom fosfor dapat mencapai lima:

Hal ini menjelaskan kemungkinan adanya senyawa yang valensi fosfornya 5. Atom nitrogen yang memiliki konfigurasi elektron valensi pada keadaan dasar sama dengan atom fosfor, membentuk lima ikatan kovalen tidak bisa.

Situasi serupa muncul ketika membandingkan kemungkinan valensi oksigen dan belerang, fluor dan klorin. Penurunan elektron dalam atom belerang menyebabkan munculnya enam elektron yang tidak berpasangan:

3s 2 3p 4 (keadaan dasar) → 3s 1 3p 3 3d 2 (keadaan bersemangat).

Ini menjawab enam keadaan valensi yang tidak terjangkau oleh oksigen. Valensi maksimum nitrogen (4) dan oksigen (3) memerlukan penjelasan yang lebih rinci, yang akan diberikan kemudian.

Valensi maksimum klorin adalah 7, yang sesuai dengan konfigurasi keadaan tereksitasi atom 3s 1 3p 3 d 3 .

Adanya orbital 3d yang kosong di semua elemen periode ketiga dijelaskan oleh fakta bahwa, mulai dari tingkat energi ke-3, ada tumpang tindih sebagian subtingkat dari tingkat yang berbeda ketika diisi dengan elektron. Dengan demikian, sublevel 3d mulai terisi hanya setelah sublevel 4s terisi. Cadangan energi elektron dalam orbital atom dari sublevel yang berbeda dan, akibatnya, urutan pengisiannya meningkat dalam urutan berikut:

Orbital diisi sebelumnya yang jumlah dua bilangan kuantum pertama (n + l) lebih sedikit; jika jumlah ini sama, orbital dengan bilangan kuantum utama yang lebih kecil diisi terlebih dahulu.

Keteraturan ini dirumuskan oleh V. M. Klechkovsky pada tahun 1951.

Unsur-unsur yang atom-atomnya sublevel s diisi dengan elektron disebut unsur-s. Ini termasuk dua elemen pertama dari setiap periode: hidrogen Namun, sudah di elemen d berikutnya - kromium - ada beberapa "penyimpangan" dalam pengaturan elektron sesuai dengan tingkat energi dalam keadaan dasar: bukannya empat yang diharapkan tidak berpasangan elektron pada sublevel 3d dalam atom kromium, ada lima elektron tidak berpasangan di sublevel 3d dan satu elektron tidak berpasangan di sublevel s: 24 Cr 4s 1 3d 5 .

Fenomena transisi satu elektron s ke sublevel d sering disebut "terobosan" elektron. Hal ini dapat dijelaskan oleh fakta bahwa orbital sublevel d yang diisi elektron menjadi lebih dekat ke inti karena peningkatan gaya tarik elektrostatik antara elektron dan inti. Akibatnya, keadaan 4s 1 3d 5 menjadi lebih menguntungkan daripada 4s 2 3d 4 . Dengan demikian, sublevel d yang setengah terisi (d 5) telah meningkatkan stabilitas dibandingkan dengan yang lain opsi yang memungkinkan distribusi elektron. Konfigurasi elektronik yang sesuai dengan keberadaan jumlah elektron berpasangan maksimum yang mungkin, yang dapat dicapai dalam elemen-d sebelumnya hanya sebagai hasil eksitasi, adalah karakteristik dari keadaan dasar atom kromium. Konfigurasi elektron d 5 juga merupakan karakteristik atom mangan: 4s 2 3d 5 . Untuk elemen d berikut, setiap sel energi dari sublevel d diisi dengan elektron kedua: 26 Fe 4s 2 3d 6 ; 27 Co 4s 2 3d 7 ; 28 Ni 4s 2 3d 8 .

Pada atom tembaga, keadaan sublevel d yang terisi penuh (d 10) dapat dicapai karena transisi satu elektron dari sublevel 4s ke sublevel 3d: 29 Cu 4s 1 3d 10 . Elemen terakhir dari baris pertama elemen d memiliki konfigurasi elektron 30 Zn 4s 23 d 10 .

tren umum, yang memanifestasikan dirinya dalam stabilitas konfigurasi d 5 dan d 10, juga diamati untuk elemen periode yang lebih rendah. Molibdenum memiliki konfigurasi elektronik yang mirip dengan kromium: 42 Mo 5s 1 4d 5, dan perak - tembaga: 47 Ag5s 0 d 10. Selain itu, konfigurasi d 10 sudah dicapai di paladium karena transisi kedua elektron dari orbital 5s ke orbital 4d: 46Pd 5s 0 d 10 . Ada penyimpangan lain dari pengisian monoton orbital d- dan juga f.

Tugas 1. Tuliskan konfigurasi elektron dari unsur-unsur berikut: N, Si, F e, Kr , Te, W .

Keputusan. Energi orbital atom meningkat dengan urutan sebagai berikut:

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

Pada setiap kulit s (satu orbital) tidak boleh ada lebih dari dua elektron, pada kulit p (tiga orbital) - tidak lebih dari enam, pada kulit d (lima orbital) - tidak lebih dari 10 dan pada kulit f (tujuh orbital) - tidak lebih dari 14.

Dalam keadaan dasar atom, elektron menempati orbital dengan energi terendah. Jumlah elektron sama dengan muatan inti (atom secara keseluruhan adalah netral) dan nomor seri elemen. Misalnya, atom nitrogen memiliki 7 elektron, dua di antaranya berada di orbital 1s, dua di orbital 2s, dan tiga elektron lainnya berada di orbital 2p. Konfigurasi elektron atom nitrogen:

7 N : 1s 2 2s 2 2p 3 . Konfigurasi elektron unsur lain:

14 Si: 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 2 ,

26 F e : 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 3d 6 ,

36 K r: 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 3d 10 3p 6 ,

52 Itu : 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 3d 10 3p 6 5s 2 4d 10 5p 4 ,

74 Itu : 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 3d 10 3p 6 5s 2 4d 10 5p 6 6s 2 4f 14 5d 4 .

Tugas 2. Gas dan ion inert manakah dari unsur-unsur yang memiliki konfigurasi elektron yang sama dengan partikel yang dihasilkan dari pelepasan semua elektron valensi dari atom kalsium?

Keputusan. Kulit elektron atom kalsium memiliki struktur 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 . Ketika dua elektron valensi dilepaskan, ion Ca 2+ terbentuk dengan konfigurasi 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 . Sebuah atom memiliki konfigurasi elektron yang sama Ar dan ion S 2-, Cl -, K +, Sc 3+, dll.

Tugas 3. Dapatkah elektron dari ion Al 3+ berada pada orbital berikut: a) 2p; b) 1r; c.3d?

Keputusan. Konfigurasi elektron atom aluminium: 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 1 . Ion Al 3+ terbentuk setelah pelepasan tiga elektron valensi dari atom aluminium dan memiliki konfigurasi elektron 1s 2 2s 2 2p 6 .

a) elektron sudah berada di orbital 2p;

b) sesuai dengan batasan bilangan kuantum l (l = 0, 1, ... n -1), pada n = 1, hanya nilai l = 0 yang mungkin, oleh karena itu orbital 1p tidak ada ;

c) elektron dapat berada di orbital 3d jika ionnya berada di keadaan tereksitasi.

Tugas 4. Tulis konfigurasi elektron atom neon pada keadaan tereksitasi pertama.

Keputusan. Konfigurasi elektron atom neon pada keadaan dasar adalah 1s 2 2s 2 2p 6 . Keadaan tereksitasi pertama diperoleh dengan transisi satu elektron dari orbital terisi tertinggi (2p) ke orbital bebas terendah (3s). Konfigurasi elektron atom neon pada keadaan tereksitasi pertama adalah 1s 2 2s 2 2p 5 3s 1 .

Tugas 5. Berapakah komposisi inti isotop 12 C dan 13 C , 14 N dan 15 N ?

Keputusan. Jumlah proton dalam inti sama dengan nomor atom unsur dan sama untuk semua isotop unsur ini. Jumlah neutron adalah nomor massa(ditunjukkan di kiri atas nomor elemen) dikurangi jumlah proton. Isotop yang berbeda dari unsur yang sama memiliki nomor yang berbeda neutron.

Komposisi inti ini:

12 C: 6p + 6n; 13 C: 6p + 7n; 14 N : 7p + 7n ; 15N: 7p + 8n.

Susunan elektron pada tingkat energi dan orbital disebut konfigurasi elektron. Konfigurasi tersebut dapat digambarkan dalam bentuk yang disebut rumus elektronik, di mana nomor tingkat energi ditunjukkan di depan angka, kemudian sublevel ditunjukkan oleh huruf, dan di kanan atas huruf adalah jumlah elektron pada sublevel ini. Jumlah nomor terakhir sesuai dengan muatan positif inti atom. Misalnya, rumus elektronik untuk belerang dan kalsium akan memiliki: tampilan berikutnya: S (+ 16) - ls22s22p63s23p \ Ca (+ 20) - ls22s22p63s23p64s2. Pengisian level elektronik dilakukan sesuai dengan prinsip energi terkecil: keadaan elektron yang paling stabil dalam atom sesuai dengan keadaan dengan nilai minimum energi. Oleh karena itu, lapisan dengan nilai terkecil energi. Ilmuwan Soviet V. Klechkovsky menemukan bahwa energi elektron meningkat dengan peningkatan jumlah bilangan kuantum utama dan orbital (n + /)> oleh karena itu, pengisian lapisan elektronik terjadi dalam urutan kenaikan jumlah bilangan kuantum utama dan orbital. Jika jumlah (n - f1) untuk dua sublevel sama, maka pertama-tama sublevel dengan n terkecil dan l9 terbesar diisi, dan kemudian sublevel dengan n terbesar dan L terkecil. Misalnya, jumlah ( n + /) « 5. Jumlah ini sesuai dengan kombinasi berikut apakah I: n = 3; / 2; n *" 4; 1-1; l = / - 0. Berdasarkan hal ini, sublevel d dari tingkat energi ketiga harus diisi terlebih dahulu, kemudian sublevel 4p harus diisi, dan baru setelah itu sublevel s dari tingkat energi kelima. Semua hal di atas mendefinisikan urutan pengisian elektron dalam atom sebagai berikut: Contoh 1 Gambar rumus elektronik atom natrium. Penyelesaian Berdasarkan posisi dalam tabel periodik, ditetapkan bahwa natrium adalah unsur periode ketiga. Hal ini menunjukkan bahwa elektron dalam atom natrium terletak pada tiga tingkat energi. Nomor atom unsur menentukan jumlah total elektron pada tiga tingkat ini - sebelas. Pada tingkat energi pertama (ls1, / = 0; sublevel s), jumlah elektron maksimum adalah // « 2n2, N = 2. Distribusi elektron pada sublevel s dari tingkat energi I ditunjukkan oleh record - Is2, Pada tingkat energi II n = 2, I « 0 (sublevel s) dan I = 1 (sublevel p), jumlah elektron maksimum adalah delapan. Karena 2e maksimum terletak di sublevel S, akan ada 6e di sublevel p. Distribusi elektron pada tingkat energi II ditampilkan dengan menulis - 2s22p6. Pada tingkat energi ketiga, sublevel S-, p- dan d dimungkinkan. Atom natrium hanya memiliki satu elektron pada tingkat energi III, yang menurut prinsip energi terkecil, akan menempati subtingkat 3v. Dengan menggabungkan catatan distribusi elektron pada setiap lapisan menjadi satu, rumus elektronik atom natrium diperoleh: ls22s22p63s1. muatan positif atom natrium (+11) dikompensasikan dengan jumlah total elektron (11). Selain itu, struktur kulit elektron digambarkan menggunakan energi atau sel kuantum (orbital) - inilah yang disebut rumus elektronik grafis. Setiap sel tersebut dilambangkan dengan persegi panjang Q, elektron t> arah panah mencirikan putaran elektron. Menurut prinsip Pauli, satu (tidak berpasangan) atau dua (berpasangan) elektron ditempatkan dalam sel (orbit). struktur elektronik atom natrium dapat diwakili oleh skema: Saat mengisi sel kuantum, perlu diketahui aturan Hund: keadaan stabil atom sesuai dengan distribusi elektron dalam sublevel energi (p, d, f), di mana nilai mutlak spin total atom maksimum. Jadi, jika dua elektron menempati satu orbital\]j\ \\, maka total spinnya adalah nol. Pengisian dua orbital 1 m 111 I dengan elektron akan memberikan putaran total yang sama dengan satu. Berdasarkan prinsip Hund, distribusi elektron dalam sel kuantum, misalnya untuk atom 6С dan 7N adalah sebagai berikut Soal dan tugas untuk penyelesaian independen 1. Sebutkan semua yang utama ketentuan teoritis diperlukan untuk mengisi elektron dalam atom. 2. Tunjukkan validitas prinsip energi terkecil pada contoh pengisian elektron pada atom kalsium dan skandium, strontium, itrium dan indium. 3. Manakah dari rumus elektronik grafik atom fosfor (keadaan tidak tereksitasi) yang benar? Buktikan jawaban Anda menggunakan aturan Gund. 4. Tuliskan semua bilangan kuantum untuk elektron atom: a) natrium, silikon; b) fosfor, klorin; c) belerang, argon. 5. Susunlah rumus elektronik atom-atom unsur s periode pertama dan ketiga. 6. Susun rumus elektronik atom unsur p periode kelima, yang tingkat energi luarnya adalah 5s25p5. Apa sifat kimianya? 7. Gambarkan distribusi elektron pada orbit atom silikon, fluor, kripton. 8. Susun rumus elektronik suatu unsur di mana keadaan energi dua elektron tingkat terluar dijelaskan oleh bilangan kuantum berikut: n - 5; 0; m1 = 0; t = + 1/2; bahwa "-1/2. 9. Tingkat energi eksternal dan kedua dari belakang atom memiliki bentuk sebagai berikut: a) 3d24s2; b) 4d105s1; c) 5s25p6. Susunlah rumus elektron dari atom-atom unsur. Tentukan elemen p dan d. 10. Buatlah rumus elektronik atom unsur d, yang memiliki 5 elektron pada subtingkat d. 11. Gambarkan distribusi elektron dalam sel kuantum dalam atom kalium, klor, neon. 12. Lapisan elektron terluar suatu unsur dinyatakan dengan rumus 3s23p4. Tentukan nomor seri dan nama elemen. 13. Tulis konfigurasi elektron dari ion-ion berikut: 14. Apakah atom O, Mg, Ti mengandung elektron setingkat M? 15. Partikel atom manakah yang isoelektronik, yaitu mengandung jumlah elektron yang sama: 16. Berapa tingkat elektron yang dimiliki atom dalam keadaan S2", S4+, S6+? 17. Berapa banyak orbital d bebas yang ada di Sc, Ti, atom V? Tulislah rumus elektron dari atom unsur-unsur ini. Elektron 4b mengandung atom unsur-unsur ini dalam keadaan stabil? 20. Berapa banyak orbital 3p kosong yang dimiliki atom silikon dalam keadaan diam dan tereksitasi?

>> Kimia: Konfigurasi elektron atom unsur kimia

Fisikawan Swiss W. Pauli pada tahun 1925 menetapkan bahwa dalam sebuah atom dalam satu orbital tidak boleh lebih dari dua elektron yang memiliki putaran berlawanan (antiparalel) (diterjemahkan dari bahasa Inggris sebagai "spindle"), yaitu, mereka memiliki sifat yang dapat kondisional mewakili dirinya sebagai rotasi elektron di sekitar sumbu imajinernya: searah jarum jam atau berlawanan arah jarum jam. Prinsip ini disebut prinsip Pauli.

Jika ada satu elektron di orbital, maka itu disebut tidak berpasangan, jika ada dua, maka ini adalah elektron berpasangan, yaitu elektron dengan spin yang berlawanan.

Gambar 5 menunjukkan diagram pembagian tingkat energi menjadi sublevel.

Orbital s, seperti yang sudah Anda ketahui, berbentuk bola. Elektron atom hidrogen (s = 1) terletak pada orbital ini dan tidak berpasangan. Oleh karena itu, rumus elektron atau konfigurasi elektronnya akan ditulis sebagai berikut: 1s 1. Dalam rumus elektronik, angka tingkat energi ditunjukkan dengan angka di depan huruf (1 ...), huruf latin menunjukkan sublevel (jenis orbital), dan nomor, yang ditulis di kanan atas huruf (sebagai eksponen), menunjukkan jumlah elektron di sublevel.

Untuk atom helium, He, memiliki dua elektron berpasangan dalam orbital s yang sama, rumus ini adalah: 1s 2 .

Kulit elektron atom helium lengkap dan sangat stabil. Helium adalah gas mulia.

Tingkat energi kedua (n = 2) memiliki empat orbital: satu s dan tiga p. Elektron orbital s tingkat kedua (orbital 2s) memiliki energi yang lebih tinggi, karena mereka berada pada jarak yang lebih jauh dari inti daripada elektron orbital 1s (n = 2).

Secara umum, untuk setiap nilai n, ada satu orbital s, tetapi dengan jumlah energi elektron yang sesuai di dalamnya dan, oleh karena itu, dengan diameter yang sesuai, tumbuh seiring dengan peningkatan nilai n.

p-Orbital memiliki bentuk dumbbell atau volume delapan. Ketiga orbital p terletak di dalam atom yang saling tegak lurus sepanjang koordinat spasial yang ditarik melalui inti atom. Perlu ditekankan kembali bahwa setiap tingkat energi (lapisan elektronik), mulai dari n = 2, memiliki tiga orbital p. Ketika nilai n meningkat, elektron menempati orbital p yang terletak pada jarak yang jauh dari inti dan diarahkan sepanjang sumbu x, y, dan z.

Untuk unsur periode kedua (n = 2), satu orbital pertama terisi, dan kemudian tiga orbital p. Rumus elektronik 1l: 1s 2 2s 1. Elektron terikat lebih lemah pada inti atom, sehingga atom litium dapat dengan mudah melepaskannya (seperti yang Anda ingat dengan jelas, proses ini disebut oksidasi), berubah menjadi ion Li +.

Pada atom berilium Be 0, elektron keempat juga terletak pada orbital 2s: 1s 2 2s 2 . Dua elektron terluar atom berilium mudah terlepas - Be 0 dioksidasi menjadi kation Be 2+.

Pada atom boron, elektron kelima menempati orbital 2p: 1s 2 2s 2 2p 1. Selanjutnya, atom C, N, O, E diisi dengan orbital 2p, yang diakhiri dengan neon gas mulia: 1s 2 2s 2 2p 6.

Untuk unsur-unsur periode ketiga, orbital Sv- dan Sp masing-masing terisi. Lima orbital d dari tingkat ketiga tetap bebas:

11 Na 1s 2 2s 2 Sv1; 17C11v22822r63r5; 18Ar P^Yor^3p6.

Kadang-kadang dalam diagram yang menggambarkan distribusi elektron dalam atom, hanya jumlah elektron pada setiap tingkat energi yang ditunjukkan, yaitu, mereka menuliskan rumus elektronik singkat dari atom unsur kimia, berbeda dengan rumus elektronik lengkap yang diberikan di atas.

Untuk unsur periode besar (keempat dan kelima), dua elektron pertama masing-masing menempati orbital ke-4 dan ke-5: 19 K 2, 8, 8, 1; 38 Sr 2, 8, 18, 8, 2. Dimulai dengan elemen ketiga masing-masing periode panjang, sepuluh elektron berikutnya masing-masing akan pergi ke orbital 3d dan 4d sebelumnya (untuk unsur subgrup samping): 23V 2, 8, 11, 2; 26 Tr 2, 8, 14, 2; 40 Zr 2, 8, 18, 10, 2; 43 Tr 2, 8, 18, 13, 2. Sebagai aturan, ketika sublevel d sebelumnya terisi, sublevel luar (masing-masing 4p dan 5p) p akan mulai terisi.

Unsur-unsur periode besar - keenam dan ketujuh tidak lengkap - level elektronik dan sublevel diisi dengan elektron, sebagai aturan, sebagai berikut: dua elektron pertama akan pergi ke sublevel terluar: 56 а 2, 8, 18, 18, 8, 2; 87Gr 2, 8, 18, 32, 18, 8, 1; satu elektron berikutnya (untuk Na dan Ac) ke elektron sebelumnya (sublevel p: 57 La 2, 8, 18, 18, 9, 2 dan 89 Ac 2, 8, 18, 32, 18, 9, 2.

Kemudian 14 elektron berikutnya akan naik ke tingkat energi ketiga dari luar masing-masing pada orbital 4f dan 5f untuk lantanida dan aktinida.

Kemudian tingkat energi luar kedua (sublevel d) akan mulai terbentuk lagi: untuk elemen subkelompok sekunder: 73 Ta 2, 8.18, 32.11, 2; 104 Rf 2, 8.18, 32, 32.10, 2, - dan, akhirnya, hanya setelah pengisian penuh tingkat saat ini dengan sepuluh elektron, subtingkat-p terluar akan diisi lagi:

86 Rn 2, 8, 18, 32, 18, 8.

Sangat sering, struktur kulit elektron atom digambarkan menggunakan energi atau sel kuantum - mereka menuliskan apa yang disebut rumus elektronik grafis. Untuk catatan ini, notasi berikut digunakan: setiap sel kuantum dilambangkan dengan sel yang sesuai dengan satu orbital; setiap elektron ditunjukkan oleh panah yang sesuai dengan arah putaran. Saat menulis rumus elektronik grafis, dua aturan harus diingat: prinsip Pauli, yang menurutnya tidak boleh ada lebih dari dua elektron dalam sel (orbital, tetapi dengan putaran antiparalel), dan aturan F. Hund, yang menurutnya elektron menempati sel-sel bebas (orbital), terletak di dalamnya terlebih dahulu satu per satu dan memiliki waktu yang sama nilai yang sama berputar, dan baru kemudian berpasangan, tetapi putaran dalam kasus ini, menurut prinsip Pauli, sudah akan berlawanan arah.

Sebagai kesimpulan, mari kita sekali lagi mempertimbangkan pemetaan konfigurasi elektronik atom unsur selama periode sistem D. I. Mendeleev. Skema struktur elektronik atom menunjukkan distribusi elektron di atas lapisan elektronik (tingkat energi).

Dalam atom helium, lapisan elektron pertama selesai - ia memiliki 2 elektron.

Hidrogen dan helium adalah unsur-s; atom-atom ini memiliki orbital-s yang diisi dengan elektron.

Unsur periode kedua

Untuk semua unsur periode kedua, lapisan elektron pertama terisi dan elektron mengisi orbital e- dan p-lapisan elektron kedua sesuai dengan prinsip energi terkecil (s- pertama, dan kemudian p) dan aturan dari Pauli dan Hund (Tabel 2).

Dalam atom neon, lapisan elektron kedua selesai - ia memiliki 8 elektron.

Tabel 2 Struktur kulit elektron atom unsur periode kedua

Ujung meja. 2

Li, Jadilah - dalam elemen.

B, C, N, O, F, Ne - elemen p, atom ini diisi dengan elektron orbital p.

Unsur periode ketiga

Untuk atom unsur periode ketiga, lapisan elektron pertama dan kedua lengkap, sehingga lapisan elektron ketiga terisi, di mana elektron dapat menempati sublevel 3s, 3p, dan 3d (Tabel 3).

Tabel 3 Struktur kulit elektron atom unsur periode ketiga

Orbital elektron 3s diselesaikan pada atom magnesium. unsur Na dan Mg-s.

Ada 8 elektron pada lapisan terluar (lapisan elektron ketiga) pada atom argon. Sebagai lapisan terluar, ia lengkap, tetapi secara total, pada lapisan elektron ketiga, seperti yang telah Anda ketahui, dapat ada 18 elektron, yang berarti bahwa unsur-unsur periode ketiga memiliki orbital 3d yang tidak terisi.

Semua elemen dari Al hingga Ag adalah elemen-p. s- dan p-elemen membentuk subkelompok utama dalam sistem periodik.

Lapisan elektron keempat muncul pada atom kalium dan kalsium, dan sublevel 4s terisi (Tabel 4), karena memiliki energi yang lebih rendah daripada sublevel 3d. Untuk menyederhanakan rumus elektronik grafis dari atom-atom unsur periode keempat: 1) kami menyatakan rumus elektronik grafis bersyarat argon sebagai berikut:
Ar;

2) kami tidak akan menggambarkan sublevel yang tidak diisi untuk atom-atom ini.

Tabel 4 Struktur kulit elektron atom unsur-unsur periode keempat

K, Ca - s-elemen termasuk dalam subkelompok utama. Untuk atom dari Sc sampai Zn, sublevel 3d diisi dengan elektron. Ini adalah elemen 3d. Mereka termasuk dalam subkelompok sekunder, mereka memiliki lapisan elektron pra-eksternal yang terisi, mereka disebut sebagai elemen transisi.

Perhatikan struktur kulit elektron atom krom dan tembaga. Di dalamnya, "kegagalan" satu elektron dari sublevel 4n- ke 3d terjadi, yang dijelaskan oleh stabilitas energi yang lebih besar dari konfigurasi elektronik yang dihasilkan 3d 5 dan 3d 10:

Dalam atom seng, lapisan elektron ketiga selesai - semua sublevel 3s, 3p dan 3d diisi di dalamnya, total ada 18 elektron pada mereka.

Dalam unsur-unsur berikut seng, lapisan elektron keempat terus terisi, sublevel 4p: Unsur-unsur dari Ga sampai Kr adalah unsur-p.

Lapisan terluar (keempat) atom kripton adalah lengkap dan memiliki 8 elektron. Tapi hanya di lapisan elektron keempat, seperti yang Anda tahu, bisa ada 32 elektron; sublevel 4d dan 4f dari atom kripton masih belum terisi.

Unsur-unsur periode kelima mengisi sublevel dengan urutan sebagai berikut: 5s-> 4d -> 5p. Dan ada juga pengecualian yang terkait dengan "kegagalan" elektron, pada 41 Nb, 42 MO, dll.

Pada periode keenam dan ketujuh, elemen muncul, yaitu elemen yang masing-masing diisi oleh sublevel 4f dan 5f dari lapisan elektronik luar ketiga.

Unsur 4f disebut lantanida.

Elemen 5f disebut aktinida.

Urutan pengisian sublevel elektronik dalam atom unsur periode keenam: 55 s dan 56 а - 6s-elemen;

57 La... 6s 2 5d 1 - elemen 5d; 58 Ce - 71 Lu - elemen 4f; 72 Hf - 80 Hg - elemen 5d; 81 Tl- 86 Rn - 6p-elemen. Tetapi bahkan di sini ada elemen di mana urutan pengisian orbital elektronik "dilanggar", yang, misalnya, dikaitkan dengan stabilitas energi yang lebih besar dari sublevel f setengah dan terisi penuh, yaitu, nf 7 dan nf 14.

Bergantung pada sublevel atom mana yang terakhir diisi dengan elektron, semua elemen, seperti yang telah Anda pahami, dibagi menjadi empat keluarga atau blok elektronik (Gbr. 7).

1) s-Elemen; sublevel dari tingkat terluar atom diisi dengan elektron; s-elemen termasuk hidrogen, helium dan unsur-unsur dari subkelompok utama kelompok I dan II;

2) elemen-p; sublevel p dari level terluar atom diisi dengan elektron; elemen p termasuk elemen dari subkelompok utama II kelompok I-VIII;

3) elemen-d; sublevel d dari level praeksternal atom diisi dengan elektron; elemen-d termasuk elemen-elemen dari subkelompok sekunder kelompok I-VIII, yaitu elemen-elemen dari dekade yang diselingi dari periode besar yang terletak di antara elemen-s dan p. Mereka juga disebut elemen transisi;

4) elemen f, sublevel f dari level luar ketiga atom diisi dengan elektron; ini termasuk lantanida dan aktinida.

1. Apa yang akan terjadi jika prinsip Pauli tidak dihormati?

2. Apa yang akan terjadi jika aturan Hund tidak dihormati?

3. Buatlah diagram struktur elektron, rumus elektronik, dan grafik rumus elektronik atom dari unsur kimia berikut: Ca, Fe, Zr, Sn, Nb, Hf, Ra.

4. Tulislah rumus elektronik untuk unsur #110 dengan menggunakan simbol gas mulia yang sesuai.

Isi pelajaran ringkasan pelajaran mendukung bingkai pelajaran presentasi metode akselerasi teknologi interaktif Praktik tugas dan latihan lokakarya pemeriksaan diri, pelatihan, kasus, pencarian pekerjaan rumah pertanyaan diskusi pertanyaan retoris dari siswa Ilustrasi audio, klip video, dan multimedia foto, gambar grafik, tabel, skema humor, anekdot, lelucon, perumpamaan komik, ucapan, teka-teki silang, kutipan Add-on abstrak chip artikel untuk lembar contekan yang ingin tahu, buku teks dasar dan glosarium tambahan istilah lainnya Memperbaiki buku pelajaran dan pelajaranmengoreksi kesalahan dalam buku teks memperbarui fragmen dalam buku teks elemen inovasi dalam pelajaran menggantikan pengetahuan usang dengan yang baru Hanya untuk guru pelajaran yang sempurna rencana kalender untuk setahun pedoman program diskusi Pelajaran Terintegrasi

Konfigurasi elektronik atom adalah rumus yang menggambarkan susunan elektron dalam berbagai kulit elektron atom unsur kimia. Jumlah elektron dalam atom netral numerik sama dengan muatan inti, dan, oleh karena itu, dengan nomor seri dalam tabel periodik.

Ketika jumlah elektron dalam atom meningkat, mereka mengisi sublevel yang berbeda. kulit elektron atom. Setiap sublevel kulit elektron, ketika diisi, mengandung: bilangan genap elektron:

- s-sublevel berisi orbital tunggal, yang menurut Pauli, dapat berisi maksimal dua elektron.

- p-sublevel mengandung tiga orbital, dan karena itu dapat berisi maksimal 6 elektron.

- d-sublevel mengandung 5 orbital, sehingga dapat memiliki hingga 10 elektron.

- f-sublevel mengandung 7 orbital, sehingga dapat memiliki hingga 14 elektron.

Orbital elektron diberi nomor dalam urutan menaik dari prinsipal bilangan kuantum(nomor level) yang sesuai dengan nomor periode. Orbital diisi dengan energi menaik (prinsip energi minimum): 1 s, 2s, 2p, 3s, 3p, 4s, 3d, 4p, 5s, 4d, 5p, 6s, 4f, 5d, 6p, 7s, 5f, 6d, 7p.Jika Anda mengetahui urutan pengisian orbital dan memahami bahwa setiap atom berikutnya dari suatu unsur dalam tabel periodik memiliki satu elektron lebih banyak dari yang sebelumnya, mudah untuk mengisinya sesuai dengan jumlah elektron dalam atom tersebut.

PADA transformasi kimia hanya elektron dari tingkat terluar atom yang terlibat - elektron valensi. Unsur yang mengakhiri periode tabel periodik, gas inert telah terisi penuh orbital elektron sangat stabil secara kimiawi. Untuk menuliskan konfigurasi elektron pendek atom A, cukup dituliskan tanda kurung siku simbol kimia gas inert terdekat dengan jumlah elektron lebih sedikit dibandingkan atom A, kemudian tambahkan konfigurasi sublevel orbital berikutnya.

Gambar grafis Konfigurasi elektron menunjukkan susunan elektron dalam sel kuantum. Sel kuantum harus diposisikan relatif satu sama lain, dengan mempertimbangkan energi orbital. Sel-sel orbital yang terdegenerasi secara energetik terletak pada tingkat yang sama, lebih disukai secara energetik - di bawah, kurang disukai - di atas. Tabel menunjukkan konfigurasi elektronik atom arsenik. Diisi seperti setengah terisi d- sublevel memiliki energi orbital lebih rendah daripada s- sublevel, jadi digambar di bawah. Tabel 2 menunjukkan konfigurasi untuk atom arsenik.

Tabel 2. Konfigurasi elektron atom arsenik As

Ada pengecualian untuk konfigurasi elektron atom di tanah keadaan energi, misalnya: Cr(3 d 5 4s satu); Cu(3 d 10 4s satu); Mo (4 d 5 5s satu); Ag (4 d 10 5s satu); Au (4 f 14 5d 10 6s 1 .

ikatan kimia

Sifat-sifat suatu zat ditentukan oleh sifat-sifatnya komposisi kimia, urutan hubungan atom menjadi molekul dan kisi kristal dan pengaruh timbal balik mereka. Struktur elektronik setiap atom menentukan mekanisme pembentukan ikatan kimia, jenis dan karakteristiknya.