Configuration électronique, Ressources WyzAnt
Électrons jouent un rôle crucial dans les réactions chimiques et comment les composés interagissent les uns avec les autres. Rappelez-vous, les électrons sont les particules négatives en un atome qui « orbite » du noyau. Bien que nous disons qu'ils tournent autour du noyau, nous savons maintenant qu'ils sont en fait dans un état aléatoire de mouvement entourant le noyau plutôt que de faire des cercles autour d'elle, ce qui est une orbite implique. La meilleure analogie pour décrire le mouvement des électrons dans un atome est de savoir comment les abeilles bourdonnent autour d'une ruche. Ils ne volent pas dans les cercles complets autour de lui, mais ils ne planent et de se déplacer dans un mouvement apparemment aléatoire.
Électrons augmentent en éléments comme les protons font, ce qui est de gauche à droite et de haut en bas du tableau périodique. Par conséquent, l'élément avec le plus petit nombre d'électrons serait dans le coin supérieur gauche de la table et l'élément avec le plus d'électrons serait dans le coin inférieur droit. Les éléments sont disposés de telle sorte que l'augmentation d'un élément à un électron. Par conséquent, dans la première rangée, on voit l'hydrogène et de l'hélium. En effet, l'hydrogène a un électron et de l'hélium a deux électrons, donc nous les placer dans l'ordre croissant.
Electron Orbitals
Nous classons les électrons en fonction de ce niveau orbital dans lequel ils résident. Les quatre orbitales sont s, p, d et f. Ils sont classés par les divisions du tableau périodique, comme suit:
Cela signifie que les deux électrons peuvent occuper tout l'espace vu dans ce domaine, et ils sorte de « planer » autour dans l'espace donné.
Le premier point de vue est des lobes qui se trouvent sur le plan XY, représenté ici en aqua. La seconde vue est une vue en trois dimensions de lobes sur l'axe des Z qui tournent sur 360 degrés autour de l'axe. Il y a deux lobes, l'un dans l'hémisphère supérieure et une dans le fond, et une zone en forme de tube qui entoure l'axe Z et croise les axes X et Y. Il est montré ici en orange. Le troisième point de vue est des lobes sur le plan ZY, avec l'axe X perpendiculaire à elle. Il est montré ici en vert. La dernière vue est des lobes situés sur le plan ZX, et est montré ici en rose. Si toutes ces couches ont été mis ensemble, nous verrions une sorte d'image éclater étoile, avec un tube entourant le milieu.
La finale orbitale est la f orbitale, et les scientifiques ne sont pas tout à fait sûr de la forme de son orbite. Cependant, ils ne sont apparemment des prédictions précises de l'endroit où les électrons tomberont. Nous vous montrerons les probabilités suivantes d'où les électrons se trouvent:
Nous vous avons montré deux probabilités de l'endroit où les orbitales f se trouvent; cependant, la première image (en bleu) est représentée sur l'axe des Z. Il est en fait répété sur l'axe X et à nouveau sur l'axe Y. La seconde image (en orange) est représenté sur les dimensions XYZ; cependant, il est répété trois fois pour un total de quatre positions à l'aide de cette forme et la configuration lobe. Nous disons que ce sont des endroits probables parce que les scientifiques ne peuvent pas suivre réellement et déterminer l'emplacement exact des électrons. Cependant, grâce à la recherche et les capacités pour suivre les électrons dans d'autres orbitals, les scientifiques peuvent dire que l'emplacement probable d'électrons niveau f est dans l'un de ces endroits.
En chimie, la Règle diagonale (également connue sous le nom de la règle de Madelung) est une ligne directrice expliquant l'ordre dans lequel les électrons remplissent les niveaux orbitaux. L'orbitale est toujours remplie d'abord 1s 2, et il peut contenir 2 électrons. Ensuite, le niveau 2 s 2 est rempli, qui peut également contenir 2 électrons. Après cela, les électrons commencent à remplir le 6 orbitale 2p, et ainsi de suite. La règle diagonale prévoit une règle indiquant l'ordre exact dans lequel ces orbitales sont remplis, et ressemble à ceci:
Comme vous pouvez le voir, les flèches rouges indiquent le remplissage des niveaux orbitaux. En partant du haut, la première flèche rouge traverse la 1s 2 orbitale. Si vous suivez ces flèches en bas de la liste, vous pouvez facilement déterminer l'ordre que les électrons remplissent les niveaux orbitaux.
Il y a une exception à cette règle lors du remplissage des électrons plus lourds des orbitales. Par exemple, lors du remplissage des 5s 2 orbitals, la règle dit que 5s 2 remplira, puis 4d 10 combleront. Cependant, lors du remplissage de ces métaux pour certains orbitals, un seul électron remplira le 5 s 2 orbital, et le prochain électron saute dans le 10 4d orbital. Cela peut être prévu, mais ne peut pas être déterminée avec précision jusqu'à ce qu'il soit observé. La même chose est vraie pour-orbital pour les 6s 2 certains métaux lourds, les 6s 2 ne contiendront un électron, et les autres électrons passe à la 5d 10 orbital.
notation électronique
Conformément à la règle diagonale, il existe un moyen facile d'écrire la configuration électronique. Nous allons simplement utiliser les noms orbitales que nous avons appris de la règle diagonale (1s 2. 2s 2 et ainsi de suite). Cependant, nous n'allons écrire le nombre d'électrons que l'atome contient réellement. Par exemple, l'hydrogène a un électron, qui tombe dans le 1s orbital. Ainsi, la configuration électronique pour l'hydrogène est 1s 1. Nous écrivons l'indice supérieur que 1 parce qu'il ya un électron. L'hélium, l'élément suivant, contient deux électrons. Ils ont tous deux remplissent les 1 orbitale, de sorte que la configuration électronique pour l'hélium est 1s 2. Ici encore, nous écrivons l'indice supérieur que 2 parce qu'il ya deux électrons.
Configuration électronique se déplace à travers et vers le bas du tableau périodique. Vous avez sans doute remarqué que nous avons d'abord mis un électron dans l'orbitale 1s (avec de l'hydrogène), et puis nous avons mis deux électrons dans l'orbitale 1s (à l'hélium). La poursuite de cette tendance, nous avons 3 suivante électrons avec le lithium. Nous plaçons deux d'entre eux dans les 1 orbitales, et l'un d'entre eux dans les 2 s orbitales, de sorte que la configuration électronique serait 1s 2 2s 1. Cependant, on peut aussi écrire cela en utilisant la configuration de l'hélium, car il est un gaz noble . Les gaz nobles sont des éléments stables, afin que nous puissions utiliser leurs configurations pour déterminer d'autres configurations. Donc, au lieu d'écrire 1s 2 2s 1. nous écrire [He] 2s 1. Cela signifie que le lithium contient la même configuration que l'hélium, et a alors un électron de plus dans les 2 s orbitales. Notez que nous utilisons des crochets pour envelopper le gaz noble précédent, puis nous continuons à écrire la configuration comme nous le ferions normalement. Cela pourrait ne pas sembler une grosse affaire, ou un raccourci en ce moment, mais une fois que vous obtenez assez loin dans le tableau périodique, cela vous permettra d'économiser beaucoup de temps et d'énergie.
Nous allons vous montrer un court exemple. Disons que nous devons déterminer la configuration électronique pour Ba, barium. Compter sur la table, nous viendrions avec la configuration suivante:
1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 3d 10 4p 6 4d 5s 2 5p 10 6 2 6s
Au lieu d'écrire tout ceci, nous pourrions simplement trouver le gaz noble précédent, ce qui est Xe. Par conséquent, nous pouvons écrire [Xe], puis déterminer le reste de la configuration. Nous regardons et voyons que Ba est la 6ème ligne, donc nous savons que nous allons commencer par 6s 2. Nous pouvons regarder et voir que Ba est le deuxième élément de cette ligne, donc il a deux électrons pour aller dans la 6s orbitale.
Ainsi, nous pouvons conclure que la configuration électronique finale Ba est [Xe] 6s 2.
Electron Spin
Chaque électron placé dans une orbitale a une caractéristique que nous appelons « spin ». Nous avons déjà parlé des électrons ayant été considérés comme ayant un spécifique « orbite », puis découvert plus tard à planer dans les endroits indiqués ci-dessus. Eh bien, les électrons ne tournent pas littéralement, mais leur mouvement semble un peu comme quelqu'un culbute, dans une très rapide, état aléatoire. Ceci est appelé rotation. Chaque électron peut soit avoir un spin +1/2 ou -1/2 un spin, ce qui indique la direction du mouvement. Il n'y a jamais 0 rotation. Lors du remplissage orbitals, les électrons tournent en paires, un + et un -. Les électrons ayant un haut (+) de spin à remplir en premier, et les électrons avec un bas (-) de spin remplir seconde. Il ressemblerait à ceci:
etc. Parce que l'orbitale s peut contenir deux électrons, nous tirons une boîte dans laquelle deux électrons (représentés ici par des flèches) peuvent s'adapter. Depuis l'orbitale p peut contenir 6 électrons, nous sélectionnons 3 boîtes qui détiendront chacun 2 électrons. Cela se poursuivra avec les orbitales d (10 électrons ajustement dans 5 boîtes) et les orbitales f (14 électrons ajustement dans 7 boîtes).
Ces boîtes se remplissent dans un certain ordre toutes les cases dans une colonne combleront avec des électrons de spin d'abord, puis vers le bas de spin. Ainsi, par exemple, si l'élément a une configuration de 1s 2 2s 2 3. il 2p ressembler à ceci:
Comme vous pouvez le voir, nous avons rempli les cases avec des flèches vers le haut (électrons) premiers. Si nous avions plus d'électrons, nous irions en arrière et les ajouter dans la deuxième colonne, comme des électrons de spin bas.
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