Układ okresowy z konfiguracjami elektronowymi

Jak czytać konfigurację elektronową

Każda część konfiguracji nazywa podpowłokę i liczbę elektronów na niej. W zapisie 1s² 2s² 2p⁶ pierwsza liczba to powłoka (poziom energetyczny), litera to typ podpowłoki, a wykładnik to liczba elektronów. Podpowłoka s mieści do 2 elektronów, p mieści 6, d mieści 10, a f mieści 14, a wykładniki zawsze sumują się do liczby atomowej.

Wypisywanie każdej podpowłoki robi się długie, więc ta tabela używa skróconego zapisu z gazem szlachetnym: symbol poprzedniego gazu szlachetnego w nawiasach kwadratowych oznacza wszystkie jego elektrony. Siarka, 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁴, zapisuje się jako [Ne] 3s² 3p⁴. Pola są pokolorowane według bloku, a każde pokazuje konfigurację pierwiastka.

Kolejność zapełniania

Elektrony zapełniają najpierw podpowłoki o najniższej energii, co nazywa się regułą budowania (aufbau). Kolejność to 1s, 2s, 2p, 3s, 3p, 4s, 3d, 4p, 5s, 4d, 5p, 6s, 4f, 5d, 6p, 7s, 5f, 6d, 7p, więc 4s zapełnia się przed 3d, a 4f dopiero po 6s. Nie musisz jej zapamiętywać: czytanie każdego okresu od lewej do prawej prowadzi przez bloki w kolejności zapełniania, od bloku s, przez blok f (wiersze na dole, w okresach 6 i 7) i blok d, do bloku p.

Ta tabela zapisuje podpowłoki w kolejności numerów powłok, a nie w kolejności zapełniania, więc żelazo występuje jako [Ar] 3d⁶ 4s². Gdy metal przejściowy tworzy jon, traci najpierw zewnętrzne elektrony s, przez co Fe²⁺ ma konfigurację [Ar] 3d⁶.

Wyjątki od reguł

Około dwudziestu pierwiastków nie podlega prostej kolejności zapełniania. Najbardziej znane to chrom, [Ar] 3d⁵ 4s¹, i miedź, [Ar] 3d¹⁰ 4s¹, gdzie jeden elektron przechodzi z 4s na 3d, pozostawiając podpowłokę d dokładnie w połowie lub całkowicie zapełnioną. Srebro i złoto idą za wzorem miedzi, a pallad, [Kr] 4d¹⁰, w ogóle nie ma elektronów na najbardziej zewnętrznej podpowłoce s. Konfiguracje pierwiastków superciężkich to obliczone przewidywania, a nie pomiary.

Przykład krok po kroku: chlor

Położenie pierwiastka mówi, jaką ma konfigurację. Poza palladem numer okresu to najbardziej zewnętrzna powłoka zawierająca elektrony, a blok mówi, która podpowłoka się zapełnia. Chlor jest w okresie 3 i jest piątym pierwiastkiem bloku p, więc jego konfiguracja kończy się na 3p⁵: 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁵, czyli [Ne] 3s² 3p⁵. Wykładniki sumują się do 17, liczby atomowej chloru, a jego powłoka zewnętrzna mieści 2 + 5 = 7 elektronów walencyjnych.