VAD ÄR DEN EXTERNA ELEKTRONKONFIGURATIONEN? - KEMI - 2026

Den elektroniska konfigurationen , även kallad den elektroniska strukturen, är arrangemanget av elektroner i energinivåer runt en atomkärna. Enligt den gamla Bohr-atommodellen upptar elektroner olika nivåer i banor runt kärnan, från det första skalet närmast kärnan, K, till det sjunde skalet, Q, som är längst från kärnan.

När det gäller en mer förfinad kvantmekanisk modell är KQ-skalen uppdelade i en uppsättning orbitaler, som var och en kan upptas av inte mer än ett par elektroner.

Vanligtvis används elektronkonfigurationen för att beskriva atomens orbitaler i dess marktillstånd, men den kan också användas för att representera en atom som har joniserats till en katjon eller anjon, som kompenserar för förlusten eller förstärkningen av elektroner i deras respektive orbitaler.

Många av de fysikaliska och kemiska egenskaperna hos element kan korreleras med deras unika elektroniska konfigurationer. Valenselektroner, elektronerna i det yttersta skalet, är den avgörande faktorn för elementets unika kemi.

Grunderna i elektronkonfigurationer

Innan man tilldelar en atoms elektroner till orbitaler, bör man bekanta sig med grunderna i elektronkonfigurationer. Varje element i det periodiska systemet består av atomer, som består av protoner, neutroner och elektroner.

Elektroner uppvisar en negativ laddning och hittas runt atomens kärna i elektronens orbital, definierad som volymen i utrymmet där elektronen kan hittas inom 95% sannolikhet.

De fyra olika typer av orbitaler (s, p, d och f) har olika former, och en orbital kan innehålla högst två elektroner. P-, d- och f-orbitalerna har olika underhöjder, så att de kan hålla fler elektroner.

Som anges är elektronkonfigurationen för varje element unik för dess position i den periodiska tabellen. Energinivån bestäms av perioden och antalet elektroner ges av elementets atomantal.

Orbitaler på olika energinivåer liknar varandra, men upptar olika områden i rymden.

1: s orbital och 2 s orbital har egenskaperna hos en s orbital (radiella noder, sfäriska volym sannolikhet, de kan bara innehålla två elektroner, etc.). Men eftersom de har olika energinivåer upptar de olika utrymmen runt kärnan. Varje omloppsbana kan representeras av specifika block på det periodiska systemet.

Block s är regionen för alkalimetaller inklusive helium (grupp 1 och 2), block d är övergångsmetaller (grupper 3 till 12), block p är elementen i huvudgruppen i grupperna 13 till 18 , Och f-blocket är lantanid- och aktinidserien.

Bild 1: Delar av den periodiska tabellen och deras perioder som varierar beroende på orbitalernas energinivåer.

Aufbau-principen

Aufbau kommer från det tyska ordet "Aufbauen" som betyder "att bygga." Genom att skriva elektronkonfigurationer bygger vi i huvudsak elektronbanor när vi går från en atom till en annan.

När vi skriver elektronkonfigurationen för en atom kommer vi att fylla i orbitalerna i ökande ordning av atomantalet.

Aufbau-principen kommer från Pauli-uteslutningsprincipen som säger att det inte finns två fermioner (t.ex. elektroner) i en atom. De kan ha samma uppsättning kvantantal, så de måste "stapla" vid högre energinivåer.

Hur elektroner ackumuleras handlar om elektronkonfigurationer (Aufbau Principle, 2015).

Stabila atomer har lika många elektroner som protoner i kärnan. Elektroner samlas runt kärnan i kvantbana enligt fyra grundläggande regler som kallas Aufbau-principen.

1. Det finns inga två elektroner i atomen som delar samma fyra kvantantal n, l, m och s.
2. Elektroner kommer först att uppta de lägsta energinivåbanorna.
3. Elektronerna kommer alltid att fylla orbitalerna med samma spinnnummer. När orbitalerna är fulla startar den.
4. Elektronerna kommer att fylla orbitaler med summan av kvantumren n och l. Orbitaler med lika värden på (n + l) fylls först med de lägre n-värdena.

Den andra och fjärde reglerna är i princip samma. Ett exempel på regel fyra är 2p- och 3-orbitalerna.

En 2p-omlopp är n = 2 och l = 2 och en 3-s omlopp är n = 3 och l = 1. (N + l) = 4 i båda fallen, men 2p-omloppet har lägsta energi eller lägsta n-värde och kommer att fyllas före skikt 3s.

Lyckligtvis kan Moeller-diagrammet som visas i figur 2 användas för att utföra elektronfyllning. Grafen läses genom att köra diagonalerna från 1s.

Bild 2: Moeller-diagram över fyllning av elektronkonfigurationen.

Figur 2 visar atombanorna och pilarna följer vägen framåt.

Nu när orbitalens ordning är känd för att fyllas i, är det enda som återstår att memorera storleken på varje omloppsbana.

S orbitaler har ett möjligt värde på _{ml för} att innehålla 2 elektroner

P-orbitaler har 3 möjliga värden på _{ml för} att innehålla 6 elektroner

D orbitaler har 5 möjliga värden på _{ul för} att hålla 10 elektroner

F orbitaler har 7 möjliga värden på _{ml för} att hålla 14 elektroner

Detta är allt som behövs för att bestämma den elektroniska konfigurationen av en stabil atom i ett element.

Ta till exempel elementet kväve. Kväve har sju protoner och därför sju elektroner. Den första orbitalen som ska fyllas är 1-orbitalen.

En orbital har två elektroner, så det finns fem elektroner kvar. Nästa orbital är 2s orbital och innehåller de två nästa. De tre sista elektronerna går till 2p-omloppet som kan rymma upp till sex elektroner (Helmenstine, 2017).

Betydelsen av extern elektronkonfiguration

Elektronkonfigurationer spelar en viktig roll för att bestämma atomernas egenskaper.

Alla atomer i samma grupp har samma externa elektroniska konfiguration med undantag av atomnumret n, varför de har liknande kemiska egenskaper.

Några av de viktigaste faktorerna som påverkar atomegenskaperna inkluderar storleken på de största ockuperade orbitalerna, energin i orbitalen med högre energi, antalet lediga ledningar och antalet elektroner i orbitalerna med högre energi.

De flesta atomegenskaper kan relateras till graden av attraktion mellan de yttersta elektronerna till kärnan och antalet elektroner i det yttersta elektronskalet, antalet valenselektroner.

Det yttre skalets elektroner är de som kan bilda kovalenta kemiska bindningar, de är de som har förmågan att jonisera för att bilda katjoner eller anjoner och de är de som ger de kemiska elementens oxidationstillstånd.

De kommer också att bestämma atomradie. När n blir större ökar atomradie. När en atom tappar en elektron kommer det att bli en sammandragning av atomradie på grund av minskningen i negativ laddning runt kärnan.

Det yttre skalets elektroner är de som beaktas av valensbindningsteorin, kristallin fältteori och molekylär orbitalteori för att erhålla molekylernas egenskaper och hybridiseringarna av bindningarna.

referenser

1. Aufbau princip. (2015, 3 juni). Hämtad från chem.libretexts: chem.libretexts.org.
2. Bozeman Science. (2013, Agoto 4). Elektronkonfiguration. Hämtad från youtube: youtube.com.
3. Elektronkonfigurationer och Atoms egenskaper. (SF). Hämtad från oneonta.edu: oneonta.edu.
4. Encyclopædia Britannica. (2011, 7 september). Elektronisk konfiguration. Hämtad från britannica: britannica.com.
5. Faizi, S. (2016, 12 juli). Elektroniska konfigurationer. Hämtad från chem.libretexts: chem.libretexts.org.
6. Helmenstine, T. (2017, 7 mars). Aufbau-principen - Elektronisk struktur och Aufbau-principen. Hämtad från thoughtco: thoughtco.com.
7. Khan, S. (2014, 8 juni). Valenselektroner och bindning. Hämtad från khanacademy: khanacademy.org.