Az elemek rétegzett elektronikus konfigurációját bemutató atomdiagramok

Az atomi diagramok egy atom elektronikus konfigurációjának egyszerűsített ábrázolásából állnak rétegek vagy energiaszintek szerint. Ezek egy nagyon egyszerű módszer egy elem vegyértékhéjának, valamint a belső héjakban jelenlévő elektronok számának megtekintésére, ami hasznos az elem fizikai és kémiai tulajdonságainak előrejelzésében.

Hogyan készülnek az atomdiagramok?

Az atomdiagramok felépítése az elem elektronikus konfigurációján alapul. Ez egy viszonylag egyszerű folyamat, amelyet a periódusos rendszer minden egyes atomjára ugyanúgy hajtanak végre. A folyamat a következő:

1. lépés: Írja meg az elem elektronikus konfigurációját

Az elektronikus konfigurációt az eső szabályának és a kérdéses atom teljes elektronszámának felhasználásával kapjuk meg. Ha semleges atomról van szó, akkor az elektronok száma megegyezik az elem rendszámával. Ha viszont ionról van szó, akkor az elektronok számát úgy számítjuk ki, hogy az atomszám mínusz az ion elektromos töltése (beleértve az előjelét is, ha negatív). Vagyis a következő képletet használják:

Miután megkaptuk az elektronok számát, eloszlanak az atom különböző alszintjei között, először a legalacsonyabb energiájúakat töltve meg, amíg teljesen meg nem töltődnek, mielőtt a következő pályára vagy alszintre lépnének. A feltöltés sorrendjét a Madelung-szabály, más néven esőszabály határozza meg, és az alábbi ábrán látható sematikusan:

Vagyis a kitöltés n+l összege szerint történik, nem csak n-t figyelembe véve. Az összes olyan részhéj listája, amelyekben a maximális számú elektron elfér, követve ezt a kitöltési szabályt, a következő:

Több alszint is van, de a periódusos rendszer egyetlen eleme sem képes bennük elektronokat lokalizálni.

2. lépés: Csoportosítsa a pályákat növekvő energiaszint szerint

A pályák eső módszerrel történő feltöltése nem mindig hozza létre a fő energiaszintek szerint rendezett elektronikus konfigurációt. Emiatt az alhéjak kitöltése után csoportosítani kell azokat a nem fő kvantumszámértékük szerint.

3. lépés: Adja össze az elektronokat az egyes energiaszinteken, hogy megkapja az elektronhéj konfigurációját

Miután megkaptuk a végső elektronikus konfigurációt, összeadjuk az egyes szinteken lévő összes pályán lévő elektronok számát. Ily módon az úgynevezett elektronikus konfiguráció szintek vagy rétegek szerint érhető el. Minden fő energiaszintet (azaz n minden egyes értékét) az ábécé K betűvel kezdődő nagybetűjével azonosítjuk, a következő táblázat szerint:

Az elektronok maximális száma referenciaként van elhelyezve annak ellenőrzésére, hogy nem történt-e hiba az elektronok számlálásában vagy eloszlásában. Egy atomnak lehet kevesebb a maximumnál az utolsó elektronikus héjában, de soha nem lehet ennél több.

4. lépés: Készítsen diagramot annyi koncentrikus körrel, ahány periódusban van az elem

A réteges konfiguráció birtokában készen állunk az atomdiagram felépítésére. Csak rajzoljon egy sor koncentrikus kört az atommag köré. Minden elektront tartalmazó héjhoz kört kell rajzolni. Így, ha egy atom héjkonfigurációja K ²   L ⁵ , akkor két kört kell rajzolni, egyet a K héjra (n=1) és egyet az L héjra (n=2). Egy elem elektronikus rétegeinek száma egybeesik azzal az időszakkal, amelyben az elem a periódusos rendszerben található.

5. lépés: A legkisebb kerülettől kezdve (n=1) oszd el az elektronokat az egyes energiaszinteken, amíg ki nem merülnek

Végül egy-egy kis kört rajzolunk ezekre a kerületekre minden egyes elektronhoz, amely a megfelelő héjat tartalmazza. Az előző példában (K ²   L ⁵ ) az első körbe két, a másodikba 5 elektront kell elhelyeznünk. Mindent meg kell tenni az elektronok minél egyenletesebb elosztására.

Példák az elemek atomdiagramjainak felépítésére

Hidrogén (H, Z=1)

Elektronok száma: 1

Elektronikus konfiguráció (eső módszer): 1s ¹

Az elektronok teljes száma héjonként:

Réteges elektronkonfiguráció: K ¹

Elfoglalt rétegek száma: 1

A hidrogén atomdiagramja:

Oxigén (O, Z=8)

Elektronok száma: 8

Elektronkonfiguráció (esőmódszer): 1s ²   2s ²   2p ⁴

Az elektronok teljes száma héjonként:

Elektronkonfiguráció rétegenként: K ²   L ⁶

Elfoglalt rétegek száma: 2 (két koncentrikus kör)

Oxigénatom diagram:

Nátrium (Na, Z=11)

Elektronok száma: 11

Elektronkonfiguráció (eső módszer): 1s ²   2s ²   2p ⁶   3s ¹

Az elektronok teljes száma héjonként:

Elektronkonfiguráció rétegenként: K ²   L ⁸   M ¹

Elfoglalt rétegek száma: 3 (három koncentrikus kör)

Nátrium atomdiagramja:

Alumínium (Al, Z=13)

Elektronok száma: 13

Elektronkonfiguráció (eső módszer): 1s ²   2s ²   2p ⁶   3s ²   3p ¹

Az elektronok teljes száma héjonként:

Elektronkonfiguráció rétegenként: K ²   L ⁸   M ³

Elfoglalt rétegek száma: 3 (három koncentrikus kör)

Alumínium atomdiagramja:

Foszfor (P, Z=15)

Elektronok száma: 15

Elektronkonfiguráció (eső módszer): 1s ²   2s ²   2p ⁶   3s ²   3p ³

Az elektronok teljes száma héjonként:

Elektronkonfiguráció rétegenként: K ²   L ⁸   M ⁵

Elfoglalt rétegek száma: 3 (három koncentrikus kör)

Foszfor atomdiagramja:

Kalcium (Ca, Z=20)

Elektronok száma: 20

Elektronkonfiguráció (eső módszer): 1s ²   2s ²   2p ⁶   3s ²   3p ⁶   4s ²

Az elektronok teljes száma héjonként:

Réteges elektronkonfiguráció: K ²   L ⁸   M ⁸   N ²

Elfoglalt rétegek száma: 4 (négy koncentrikus kör)

Kalcium atomdiagramja:

Cink (Zn, Z=30)

Elektronok száma: 30

Elektronkonfiguráció (eső módszer): 1s ²   2s ²   2p ⁶   3s ²   3p ⁶   4s ²   3d ¹⁰

Az elektronok teljes száma héjonként:

Réteges elektronkonfiguráció: K ²   L ⁸   M ¹⁸   N ²

Elfoglalt rétegek száma: 4 (négy koncentrikus kör)

A cink atomdiagramja:

Germánium (Ge, Z=32)

Elektronok száma: 32

Elektronkonfiguráció (eső módszer): 1s ²   2s ²   2p ⁶   3s ²   3p ⁶   4s ²   3d ¹⁰   4p ²

Az elektronok teljes száma héjonként:

Elektronkonfiguráció rétegenként: K ²   L ⁸   M ¹⁸   N ⁴

Elfoglalt rétegek száma: 4 (négy koncentrikus kör)

Germánium atomdiagramja:

Bróm (Br, Z=35)

Elektronok száma: 35

Elektronkonfiguráció (eső módszer): 1s ²   2s ²   2p ⁶   3s ²   3p ⁶   4s ²   3d ¹⁰   4p ⁵

Az elektronok teljes száma héjonként:

Elektronkonfiguráció rétegenként: K ²   L ⁸   M ¹⁸   N ⁷

Elfoglalt rétegek száma: 4 (négy koncentrikus kör)

Bróm atom diagram:

Xenon (Xe, Z=54)

Elektronok száma: 54

^{Elektronkonfiguráció} (esőmódszer): 1s ²   2s ²   2p ^{6 3s 2}   3p ⁶   4s ²   3d ¹⁰   4p ⁶   5s ²   4d   10 ^5p   6

Az elektronok teljes száma héjonként:

Elektronkonfiguráció rétegenként: K ²   L ⁸   M ¹⁸   N ¹⁸   O ⁸

Elfoglalt rétegek száma: 5 (öt koncentrikus kör)

Xenon atom diagram:

Hivatkozások

Chang, R. és Goldsby, K. (2013). Kémia (11. kiadás). McGraw-Hill Interamericana de España SL

Miguel, J. (2020, július 14.). Az atom ábrázolása a rendszámból és a tömegszámból bolygómodell segítségével . SpaceScience.com. https://espaciociencia.com/representacion-del-atomo/

Montagud Rubio, N. (2022, február 15.). Moeller-diagram: mi ez, hogyan használják a kémiában, és példák . Pszichológia és elme. https://psicologiaymente.com/miscelanea/diagrama-moeller

Prototípusok, C. L. (nd). Egy atomdiagramos tevékenység részei . Storyboard That. https://www.storyboardthat.com/es/lesson-plans/ensenanza-de-los-atomos/partes-del-%c3%a1tomo