Cara menulis konfigurasi elektron, langkah demi langkah

Maksud tatatanda

Setiap bahagian konfigurasi mempunyai tiga unsur. Dalam 2p⁴, 2 ialah petala (aras tenaga utama), huruf p ialah jenis subpetala, dan superskrip 4 ialah bilangan elektron dalam subpetala itu. Superskrip sentiasa berjumlah bilangan keseluruhan elektron, yang bagi atom neutral sama dengan nombor atom.

Terdapat empat jenis subpetala, masing-masing dengan muatan tetap: s memuatkan 2 elektron (1 orbital), p memuatkan 6 (3 orbital), d memuatkan 10 (5 orbital) dan f memuatkan 14 (7 orbital). Setiap orbital memuatkan paling banyak 2 elektron.

Tertib Aufbau

Elektron mengisi subpetala bertenaga paling rendah dahulu. Ini ialah prinsip Aufbau, daripada perkataan Jerman yang bermaksud “membina”. Tertib pengisiannya ialah 1s 2s 2p 3s 3p 4s 3d 4p 5s 4d 5p 6s 4f 5d 6p 7s 5f 6d 7p.

Perhatikan bahawa 4s terisi sebelum 3d, dan 6s terisi sebelum 4f. Peraturan n + l menerangkan perkara ini: tambah nombor petala n kepada l (0 bagi s, 1 bagi p, 2 bagi d, 3 bagi f) dan isi bermula daripada jumlah terendah; jika sama, n yang lebih kecil terisi dahulu. Ramai pelajar sebaliknya melukis carta pepenjuru subpetala dan mengikut anak panahnya.

Jadual berkala menunjukkan tertib yang sama: merentasi sesuatu kala, anda melalui blok s (kumpulan 1–2), blok d (kumpulan 3–12, satu petala lebih rendah) dan blok p (kumpulan 13–18), dengan blok f (dua petala lebih rendah) terletak dalam kala 6 dan 7.

Contoh penyelesaian: oksigen

Oksigen mempunyai nombor atom 8, maka ia mempunyai 8 elektron untuk diletakkan. Letakkan 2 dalam 1s (6 berbaki), kemudian 2 dalam 2s (4 berbaki), kemudian 4 yang terakhir dalam 2p, yang boleh memuatkan sehingga 6. Hasilnya ialah 1s² 2s² 2p⁴. Semak: 2 + 2 + 4 = 8.

Petala tertinggi ialah 2, dengan 2 + 4 = 6 elektron, maka oksigen mempunyai 6 elektron valens. Dalam subpetala 2p, petua Hund menyatakan bahawa elektron menduduki ketiga-tiga orbital p secara tunggal sebelum berpasangan, maka atom oksigen mempunyai dua elektron tidak berpasangan.

Contoh penyelesaian: besi

Besi mempunyai nombor atom 26, maka ia mempunyai 26 elektron. Isi mengikut tertib Aufbau: 1s² (2 diletakkan), 2s² (4), 2p⁶ (10), 3s² (12), 3p⁶ (18), 4s² (20), dan baki 6 masuk ke dalam 3d. Konfigurasi penuhnya ialah 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 4s² 3d⁶.

Banyak buku teks, dan laman ini, menyenaraikan subpetala mengikut tertib nombor petala sebaliknya: 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 3d⁶ 4s². Kedua-duanya menerangkan atom yang sama. Apabila besi membentuk ion, ia melepaskan elektron 4s dahulu, maka Fe²⁺ ialah [Ar] 3d⁶ dan Fe³⁺ ialah [Ar] 3d⁵.

Singkatan gas adi

Menulis setiap subpetala menjadi panjang bagi atom berat, maka ahli kimia menggantikan elektron dalam dengan simbol gas adi sebelumnya dalam kurungan siku. [He] mewakili 1s², [Ne] mewakili 1s² 2s² 2p⁶ dan [Ar] mewakili 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶. Teras yang lebih berat ialah [Kr] (36 elektron), [Xe] (54) dan [Rn] (86).

Untuk menggunakannya, tulis gas adi sebelumnya dalam kurungan dan tambah hanya elektron yang datang selepasnya. Oksigen menjadi [He] 2s² 2p⁴, natrium menjadi [Ne] 3s¹ dan besi menjadi [Ar] 3d⁶ 4s².

Pengecualian: kromium dan kuprum

Beberapa unsur tidak mengikut tertib Aufbau dengan tepat. Kromium (24 elektron) diramalkan sebagai [Ar] 3d⁴ 4s², tetapi konfigurasi sebenarnya ialah [Ar] 3d⁵ 4s¹. Kuprum (29 elektron) diramalkan sebagai [Ar] 3d⁹ 4s², tetapi sebenarnya ialah [Ar] 3d¹⁰ 4s¹.

Dalam kedua-dua kes, satu elektron 4s berpindah ke 3d. Subpetala 4s dan 3d sangat hampir tenaganya, dan subpetala d yang separuh penuh (d⁵) atau penuh sepenuhnya (d¹⁰) amat stabil. Sesetengah unsur yang lebih berat berkelakuan dengan cara yang sama: molibdenum ialah [Kr] 4d⁵ 5s¹, perak ialah [Kr] 4d¹⁰ 5s¹ dan emas ialah [Xe] 4f¹⁴ 5d¹⁰ 6s¹. Sekitar 20 unsur dalam blok d dan f mempunyai konfigurasi yang tidak sekata, maka semak jadual yang boleh dipercayai bagi unsur yang lebih berat.