التكوين الإلكتروني للذرة هو تمثيل رقمي لمدارات الإلكترونات. مدارات الإلكترون هي المناطق المختلفة حول النواة الذرية ، حيث توجد الإلكترونات عادة. يمكن لتكوين الإلكترون أن يخبر القارئ عن عدد المدارات الكهربائية للذرة ، بالإضافة إلى عدد الإلكترونات التي تشغل كل مدار. بمجرد أن تفهم المبادئ الأساسية وراء تكوينات الإلكترون ، ستتمكن من كتابة التكوينات الخاصة بك والتعامل مع اختبارات الكيمياء الخاصة بك بثقة.
خطوة
طريقة 1 من 2: تحديد الإلكترونات من خلال الجدول الدوري
الخطوة 1. ابحث عن الرقم الذري الخاص بك
كل ذرة لديها عدد محدد من الإلكترونات. ابحث عن الرمز الكيميائي لذرتك في الجدول الدوري أعلاه. العدد الذري هو عدد صحيح موجب يبدأ من 1 (للهيدروجين) ويزيد بمقدار 1 في كل مرة للذرات اللاحقة. هذا العدد الذري هو أيضًا عدد البروتونات في الذرة - لذا فهو يمثل أيضًا عدد الإلكترونات في ذرة ذات محتوى صفري.
الخطوة 2. تحديد المحتوى الذري
سيكون للذرات ذات المحتوى الصفري العدد الدقيق للإلكترونات المدرجة في الجدول الدوري أعلاه. ومع ذلك ، فإن الذرة التي تحتوي على المحتوى سيكون لها عدد أكبر أو أقل من الإلكترونات ، اعتمادًا على حجم المحتوى. إذا كنت تتعامل مع محتوى ذري ، أضف إلكترونات أو أضفها: أضف إلكترونًا واحدًا لكل شحنة سالبة واطرح واحدًا لكل شحنة موجبة.
على سبيل المثال ، ذرة الصوديوم بمحتوى -1 سيكون لها إلكترون إضافي بالإضافة إلى العدد الذري الأساسي الخاص بها ، وهو 11. لذا فإن ذرة الصوديوم هذه سيكون لديها إجمالي 12 إلكترونًا
الخطوة 3. احفظ قائمة المدارات القياسية في ذاكرتك
عندما تكتسب الذرة إلكترونات ، فإنها تملأ مدارات مختلفة بترتيب معين. كل مجموعة من هذه المدارات ، عندما تكون مشغولة بالكامل ، ستحتوي على عدد زوجي من الإلكترونات. مجموعات هذه المدارات هي:
- تتضمن مجموعة المدارات s (أي رقم في تكوين الإلكترون متبوعًا بـ "s") مدارًا واحدًا ، ووفقًا لمبدأ استبعاد Pauli ، يمكن أن يشتمل المدار الفردي على إلكترونين كحد أقصى ، لذلك يمكن لكل مجموعة من المدارات s تحتوي على 2 إلكترون.
- تحتوي المجموعة المدارية p على 3 مدارات ، ويمكن أن تشتمل على إجمالي 6 إلكترونات.
- تحتوي المجموعة المدارية d على 5 مدارات ، لذلك يمكن أن تتضمن هذه المجموعة 10 إلكترونات.
- تحتوي المجموعة المدارية f على 7 مدارات ، لذا يمكن أن تشتمل على 14 إلكترونًا.
الخطوة 4. فهم تدوين تكوين الإلكترون
تتم كتابة تكوين الإلكترون بطريقة تعرض بوضوح عدد الإلكترونات في الذرة وكل مدار. تتم كتابة كل مدار بالتسلسل ، مع كتابة عدد الإلكترونات في كل مدار بأحرف منخفضة وفي موضع أعلى (مرتفع) على يمين اسم المدار. التكوين النهائي للإلكترون هو مجموعة من البيانات حول أسماء المدار والنصوص المرتفعة.
على سبيل المثال ، إليك تكوين إلكتروني بسيط: 1 ثانية2 2 ثانية2 2 ص6. يوضح هذا التكوين أن هناك إلكترونين في المجموعة المدارية 1s ، وإلكترونين في المجموعة المدارية 2s ، وستة إلكترونات في المجموعة المدارية 2p. 2 + 2 + 6 = 10 إلكترونات. ينطبق هذا التكوين الإلكتروني على ذرات النيون التي ليس لها محتوى (العدد الذري للنيون هو 10.)
الخطوة 5. تذكر ترتيب المدارات
لاحظ أنه على الرغم من أن مجموعة المدارات مرقمة وفقًا لعدد طبقات الإلكترون ، إلا أن المدارات مرتبة وفقًا لطاقتها. على سبيل المثال ، 4s2 تحتوي على مستوى طاقة أقل (أو يحتمل أن تكون أكثر تطايرًا) من ذرة ثلاثية الأبعاد10 الذي يتم ملؤه جزئيًا أو كليًا ، لذلك تتم كتابة العمود 4s أولاً. بمجرد معرفة ترتيب المدارات ، يمكنك ملئها بناءً على عدد الإلكترونات في كل ذرة. ترتيب ملء المدارات كالتالي: 1s ، 2s ، 2p ، 3s ، 3p ، 4s ، 3d ، 4p ، 5s ، 4d ، 5p ، 6s ، 4f ، 5d ، 6p ، 7s ، 5f ، 6d ، 7p ، 8s.
- سيبدو تكوين الإلكترون لذرة مع كل مدار ممتلئ تمامًا كما يلي: 1s2 2 ثانية2 2 ص6 3 ثانية2 3 ص6 4 ثانية2 ثلاثي الأبعاد10 4 ص6 5 ثانية2 4 د10 5 ص6 6 s2 4f14 5 د10 6 ص6 7 ثانية2 5f14 6 د107 ص68 ثانية2
- القائمة أعلاه ، إذا تم ملء جميع الطبقات ، فستكون تكوين الإلكترون لـ Uuo (Ununoctium) ، 118 ، وهي أعلى ذرة مرقمة في الجدول الدوري - لذلك يحتوي تكوين الإلكترون هذا على جميع طبقات الإلكترون المعروفة حاليًا بوجودها في ذرة محايدة.
الخطوة 6. قم بملء المدارات بناءً على عدد الإلكترونات في ذرتك
على سبيل المثال ، إذا أردنا كتابة التكوين الإلكتروني لذرة الكالسيوم بدون محتوى ، فسنبدأ بتحديد العدد الذري للكالسيوم في الجدول الدوري. العدد هو 20 ، لذا سنكتب التكوين لذرة بها 20 إلكترونًا بالترتيب أعلاه.
- املأ المدارات باتباع التسلسل أعلاه حتى تصل إلى إجمالي 20 إلكترونًا. يحتوي مدار 1s على إلكترونين ، 2s مدار 2 ، 2p مدار ستة ، 3s مدار 2 ، 3p مدار ستة ، و 4 s مدار اثنان (2 + 2 + 6 +2 +6 + 2 = 20.) لذلك ، تكوين الإلكترون للكالسيوم يكون: 1 ثانية2 2 ثانية2 2 ص6 3 ثانية2 3 ص6 4 ثانية2.
- ملاحظة: تتغير مستويات الطاقة كلما كبر مدارك. على سبيل المثال ، عندما تصل إلى مستوى الطاقة الرابع ، ستكون 4 ثوانٍ أولاً ، من ثم ثلاثي الأبعاد. بعد مستوى الطاقة الرابع ، ستنتقل إلى المستوى الخامس حيث يعود الترتيب إلى البداية. يحدث هذا فقط بعد مستوى الطاقة الثالث.
الخطوة 7. استخدم الجدول الدوري كاختصار مرئي
ربما لاحظت أن شكل الجدول الدوري يمثل ترتيب مجموعة المدارات في تكوين الإلكترون. على سبيل المثال ، الذرات الموجودة في العمود الثاني من اليسار تنتهي دائمًا بـ "s2"، الذرات الموجودة في المنطقة اليمنى من المركز الرفيع دائمًا تنتهي بـ" د10، "إلخ. استخدم الجدول الدوري كوسيلة مساعدة مرئية لك في تدوين تكوينات الإلكترونات - يرتبط ترتيب الإلكترونات التي تكتبها في المدارات ارتباطًا مباشرًا بموقعك على الجدول. انظر أدناه:
- على وجه التحديد ، يمثل العمودان الموجودان في أقصى اليسار ذرات ذات تكوينات إلكترونية تنتهي بمدارات s ، ويمثل النصف الأيمن من الجدول ذرات ذات تكوينات إلكترونية تنتهي بمدارات s ، ويمثل القسمان الأوسطان ذرات تنتهي بمدارات d ، ويمثل النصف السفلي للذرات تنتهي بـ د المدارات. المدارات و.
- على سبيل المثال ، عندما تريد كتابة تكوين الإلكترون للكلور ، فكر في: "هذه الذرة في الصف الثالث (أو" الفترة ") من الجدول الدوري. وهي أيضًا في العمود الخامس من كتلة المدار p من الجدول الدوري ، إذن ، التكوين الذي سينتهي به الإلكترون … 3p5
- تحذير - تمثل المناطق المدارية d و f في الجدول مستويات طاقة مختلفة مع الصف الذي توجد فيه. على سبيل المثال ، يمثل الصف الأول من الكتل المدارية d مدارات ثلاثية الأبعاد على الرغم من أنها تقع في الفترة 4 ، بينما يمثل الصف الأول من المدارات f 4 مدارات على الرغم من أنها بالفعل في الفترة 6.
الخطوة 8. تعلم كيفية كتابة تكوينات الإلكترون بسرعة
تسمى الذرات الموجودة على الجانب الأيمن من الجدول الدوري غازات نبيلة. هذه العناصر مستقرة كيميائيًا جدًا. لتقصير العملية المطولة لكتابة التكوينات الإلكترونية ، اكتب الرمز الكيميائي لأقرب عنصر غازي يحتوي على إلكترونات أقل من الذرات الموجودة بين قوسين ، ثم تابع تكوين الإلكترون لمجموعة المدارات التالية. انظر المثال أدناه:
- لتسهيل فهم هذا المفهوم ، تم توفير مثال على التكوين. لنكتب تكوين الزنك (بالرقم الذري 30) باستخدام طريقة الغاز النبيل السريع. التكوين الإلكتروني العام للزنك هو: 1 ثانية2 2 ثانية2 2 ص6 3 ثانية2 3 ص6 4 ثانية2 ثلاثي الأبعاد10. ومع ذلك ، لاحظ أن 1s2 2 ثانية2 2 ص6 3 ثانية2 3 ص6 هو تكوين الأرجون ، وهو غاز نبيل. استبدل هذا الجزء من علامة الزنك الإلكترونية بالرمز الكيميائي Argon بين قوسين ([Ar].)
- لذلك ، يمكن كتابة التكوين الإلكتروني للزنك بسرعة [Ar] 4s2 ثلاثي الأبعاد10.
طريقة 2 من 2: استخدام جدول أدوما الدوري
الخطوة 1. فهم الجدول الدوري ADOMAH
هذه الطريقة في كتابة تكوينات الإلكترون لا تتطلب منك حفظها. ومع ذلك ، من الضروري إعادة ترتيب الجدول الدوري ، لأنه في الجدول الدوري التقليدي ، بدءًا من الصف الرابع ، لا يمثل رقم الفترة طبقة الإلكترون. ابحث عن جدول أدوما الدوري ، وهو عبارة عن جدول دوري صممه خصيصًا العالم فاليري تسيمرمان. يمكنك العثور عليها بسهولة من خلال البحث عبر الإنترنت.
- في جدول أدوما الدوري ، تمثل الصفوف الأفقية مجموعات العناصر ، مثل الهالوجينات والغازات الضعيفة والمعادن القلوية والأتربة القلوية ، إلخ. تمثل الأعمدة الرأسية طبقات الإلكترون وتسمى "شلالات" (خطوط قطرية تربط الكتل s و p و d و f) التي تتوافق مع الفترة.
- يتم نقل الهيليوم إلى جانب الهيدروجين ، لأن كلاهما له مدار واحد. تظهر عدة فترات (s و p و d و f) على اليمين وأرقام الطبقة أدناه. تظهر العناصر في مربعات مستطيلة مرقمة من 1 إلى 120. هذه الأرقام هي أرقام ذرية عادية تمثل العدد الإجمالي للإلكترونات في ذرة متعادلة.
الخطوة 2. ابحث عن الذرة في جدول أدوما
لكتابة التكوين الإلكتروني لعنصر ما ، حدد رمزه في الجدول الدوري لأدوما واشطب جميع العناصر ذات العدد الذري الأعلى. على سبيل المثال ، إذا كنت تريد كتابة تكوين الإلكترون للإربيوم (68) ، فاشطب العناصر من 69 إلى 120.
لاحظ الأرقام من 1 إلى 8 في أسفل الجدول. هذه الأرقام هي أرقام طبقة الإلكترون ، أو أرقام الأعمدة. تجاهل الأعمدة التي تحتوي على العناصر التي شطبتها فقط. بالنسبة إلى Erbium ، فإن الأعمدة المتبقية هي أرقام الأعمدة 1 و 2 و 3 و 4 و 5 و 6
الخطوة 3. احسب مجموعة المدارات الذرية المحدودة
بالنظر إلى رموز الكتلة على الجانب الأيمن من الجدول (s و p و d و f) وأرقام الأعمدة في أسفل الجدول وتجاهل الخطوط القطرية بين الكتل ، قسّم الأعمدة إلى أعمدة. واكتبها بالترتيب من الأسفل إلى الأعلى. مرة أخرى ، تجاهل كتل الأعمدة التي تتضمن جميع العناصر المشطوبة. اكتب بدايات عمود الكتلة بدءًا برقم العمود ثم متبوعًا برمز الكتلة ، مثل هذا: 1s 2s 2p 3s 3p 3d 4s 4p 4d 4f 5s 5p 6s (في حالة Erbium).
ملاحظة: تتم كتابة تكوينات الإلكترون لـ Er أعلاه بترتيب متزايد لرقم الطبقة. يمكنك أيضًا الكتابة بالترتيب الذي تملأ به المدارات. اتبع التسلسل من أعلى إلى أسفل (وليس الأعمدة) أثناء كتابة كتل الأعمدة: 1s2 2 ثانية2 2 ص6 3 ثانية2 3 ص6 4 ثانية2 ثلاثي الأبعاد10 4 ص6 5 ثانية2 4 د10 5 ص6 6 s2 4f12.
الخطوة 4. عد الإلكترونات في كل مجموعة من المدارات
عد العناصر غير المقطوعة في كل كتلة عمود ، وإدخال إلكترون واحد لكل عنصر ، ثم اكتب الرقم بعد رمز الكتلة لكل كتلة عمود ، على النحو التالي: 1s2 2 ثانية2 2 ص6 3 ثانية2 3 ص6 ثلاثي الأبعاد10 4 ثانية2 4 ص6 4 د10 4f12 5 ثانية2 5 ص6 6 s2. في مثالنا ، هذا هو التكوين الإلكتروني للإربيوم.
الخطوة 5. تعرف على تكوين الإلكترون غير المنتظم
هناك ثمانية عشر استثناء لتكوين الإلكترون للذرات ذات أدنى مستوى للطاقة ، أو ما يسمى عادة المستوى الأولي. يكسر هذا الاستثناء القاعدة العامة في مواضع الإلكترونات الثلاثة الأخيرة. في مثل هذه الحالة ، يحافظ التكوين الفعلي للإلكترون على الإلكترون في حالة طاقة أقل من التكوين القياسي للذرة. هذه الذرات غير المنتظمة هي:
سجل تجاري (… ، 3d5 ، 4s1) ؛ النحاس (…، 3d10، 4s1) ؛ ملحوظة (… ، 4d4 ، 5s1) ؛ مو (… ، 4d5 ، 5s1) ؛ رو (… ، 4 د 7 ، 5 ق 1) ؛ Rh (… ، 4 د 8 ، 5 ق 1) ؛ PD (…، 4d10، 5s0) ؛ اي جي (… ، 4 د 10 ، 5 ق 1) ؛ لا (…، 5d1، 6s2) ؛ م (…، 4f1، 5d1، 6s2) ؛ Gd (…، 4f7، 5d1، 6s2) ؛ Au (…، 5d10، 6s1) ؛ تكيف (… ، 6 د 1 ، 7 ث 2) ؛ ذ (… ، 6 د 2 ، 7 ث 2) ؛ بنسلفانيا (… ، 5f2 ، 6d1 ، 7s2) ؛ يو (… ، 5f3 ، 6d1 ، 7s2) ؛ Np (… ، 5f4 ، 6d1 ، 7s2) و سم (… ، 5f7 ، 6d1 ، 7s2).
نصائح
-
عندما تكون الذرة عبارة عن أيون ، فهذا يعني أن عدد البروتونات لا يساوي عدد الإلكترونات. سيظهر المحتوى الذري (عادةً) في الزاوية اليمنى العليا من الرمز الكيميائي. وبالتالي ، فإن ذرة الأنتيمون التي تحتوي على محتوى +2 سيكون لها تكوين إلكتروني قدره 1 ثانية2 2 ثانية2 2 ص6 3 ثانية2 3 ص6 4 ثانية2 ثلاثي الأبعاد10 4 ص6 5 ثانية2 4 د10 5 ص1. لاحظ أن 5p3 تغيرت إلى 5p1. كن حذرًا عندما ينتهي تكوين الإلكترون في مدار غير مجموعة المدارات s و p.
عندما تزيل إلكترونًا ، يمكنك فقط إزالته من مدار التكافؤ (مداره و p). لذلك إذا انتهى التكوين في 4 ثوانٍ2 ثلاثي الأبعاد7، وتحصل الذرة على محتوى +2 ، ثم سيتغير التكوين إلى 4 ثوانٍ0 ثلاثي الأبعاد7. لاحظ أن 3d7لا يتغير ، ومع ذلك ، ضاع مدار الإلكترون.
- تريد كل ذرة أن تكون مستقرة ، وستحتوي التكوينات الأكثر استقرارًا على المجموعة الكاملة من مدارات s و p (s2 و p6). تبدأ الغازات في الحصول على هذا التكوين ، ولهذا السبب نادرًا ما تكون تفاعلية وتقع على الجانب الأيمن من الجدول الدوري. لذلك إذا انتهى التكوين بـ 3p4، لذا فإن هذا التكوين يتطلب فقط إلكترونين إضافيين ليصبحا مستقرين (إزالة ستة ، بما في ذلك الإلكترونات في المجموعة المدارية s ، يتطلب المزيد من الطاقة ، لذا فإن إزالة أربعة هو أسهل في القيام به). وإذا انتهى التكوين في 4d3، فإن هذا التكوين يحتاج فقط إلى فقدان ثلاثة إلكترونات للوصول إلى حالة مستقرة. أيضًا ، تكون الطبقات ذات المحتوى النصفي (s1 ، p3 ، d5..) أكثر استقرارًا من (على سبيل المثال) p4 أو p2 ؛ ومع ذلك ، سيكون s2 و p6 أكثر استقرارًا.
- لا يوجد شيء مثل المستوى الفرعي "توازن نصف المحتوى". هذا تبسيط. تستند جميع الأرصدة المرتبطة بالمستويات الفرعية "نصف الممتلئة" إلى حقيقة أن كل مدار يحتوي على إلكترون واحد فقط ، بحيث يتم تقليل التنافر بين الإلكترونات إلى الحد الأدنى.
- يمكنك أيضًا كتابة التكوين الإلكتروني لعنصر ما عن طريق كتابة تكوين التكافؤ الخاص به ، أي المجموعة الأخيرة من مدارات s و p. لذلك ، سيكون تكوين التكافؤ لذرة الأنتيمون 5 ثوانٍ2 5 ص3.
- الشيء نفسه لا ينطبق على الأيونات. الأيونات أكثر صعوبة في الكتابة. تخطي مستويين واتبع نفس النمط ، اعتمادًا على المكان الذي تبدأ فيه الكتابة ، بناءً على مدى ارتفاع أو انخفاض عدد الإلكترونات.
- لإيجاد العدد الذري عندما يكون في شكل تكوين الإلكترون ، اجمع جميع الأرقام التي تلي الأحرف (s و p و d و f). ينطبق هذا المبدأ فقط على الذرات المحايدة ، إذا كانت هذه الذرة عبارة عن أيون ، فيجب إضافة أو إزالة الإلكترونات وفقًا للعدد الذي تمت إضافته أو إزالته.
- هناك طريقتان مختلفتان لكتابة تكوينات الإلكترون. يمكنك كتابتها بترتيب رقم الطبقة لأعلى ، أو الترتيب الذي تملأ به المدارات ، كما في المثال أعلاه لعنصر Erbium.
- هناك ظروف معينة تحتاج فيها الإلكترونات إلى "ترقية". عندما تتطلب مجموعة من المدارات إلكترونًا واحدًا فقط لجعلها ممتلئة أو نصف ممتلئة ، أزل إلكترونًا واحدًا من أقرب مجموعة من المدارات s أو p وانقله إلى مجموعة المدارات التي تتطلب ذلك الإلكترون.
- الأرقام التي تلي الأحرف مرتفعة ، لذا لا تكتبها في اختبارك.
