แผนภาพอะตอมแสดงการกำหนดค่าทางอิเล็กทรอนิกส์เป็นชั้นๆ ของธาตุต่างๆ

แผนภาพอะตอมประกอบด้วยการแสดงการกำหนดค่าทางอิเล็กทรอนิกส์ของอะตอมอย่างง่ายตามชั้นหรือระดับพลังงาน วิธีนี้เป็นวิธีที่ง่ายมากในการดูเวเลนซ์เชลล์ของธาตุรวมถึงจำนวนอิเล็กตรอนที่อยู่ในเชลล์ชั้นใน ซึ่งมีประโยชน์ในการทำนายคุณสมบัติทางกายภาพและเคมีของธาตุ

แผนภาพอะตอมถูกสร้างขึ้นอย่างไร?

การสร้างแผนภาพอะตอมขึ้นอยู่กับการกำหนดค่าทางอิเล็กทรอนิกส์ขององค์ประกอบ เป็นกระบวนการที่ค่อนข้างง่ายซึ่งดำเนินการในลักษณะเดียวกันสำหรับแต่ละอะตอมในตารางธาตุ กระบวนการมีดังต่อไปนี้:

ขั้นตอนที่ 1: เขียนการกำหนดค่าอิเล็กทรอนิกส์ขององค์ประกอบ

การกำหนดค่าทางอิเล็กทรอนิกส์ได้มาจากกฎของฝนและจำนวนอิเล็กตรอนทั้งหมดของอะตอมที่เป็นปัญหา ถ้าเป็นอะตอมที่เป็นกลาง จำนวนอิเล็กตรอนจะตรงกับเลขอะตอมของธาตุ ในทางกลับกัน หากไอออนเป็นไอออน จำนวนอิเล็กตรอนจะคำนวณเป็นเลขอะตอมลบด้วยประจุไฟฟ้าของไอออน (รวมถึงเครื่องหมายของไอออนหากเป็นลบ) นั่นคือใช้สูตรต่อไปนี้:

เมื่อได้จำนวนอิเล็กตรอนแล้ว พวกมันจะถูกกระจายไปตามระดับย่อยต่างๆ ของอะตอม เติมอิเล็กตรอนที่มีพลังงานต่ำสุดก่อนจนกว่าจะเต็มก่อนที่จะย้ายไปยังออร์บิทัลหรือระดับย่อยถัดไป ลำดับของการบรรจุถูกกำหนดโดยกฎ Madelung หรือที่เรียกว่ากฎฝน และแสดงแผนผังในรูปต่อไปนี้:

นั่นคือ การเติมจะดำเนินการตามผลรวมของ n+l แทนที่จะพิจารณาเฉพาะ n รายการของเชลล์ย่อยทั้งหมดที่มีจำนวนอิเล็กตรอนสูงสุดที่สามารถใส่ได้ในแต่ละเชลล์ตามกฎการเติมนี้คือ:

มีระดับย่อยมากกว่า แต่ไม่มีองค์ประกอบใดในตารางธาตุที่สามารถระบุตำแหน่งอิเล็กตรอนในพวกมันได้

ขั้นตอนที่ 2: จัดกลุ่มวงโคจรตามลำดับระดับพลังงานที่เพิ่มขึ้น

การเติมออร์บิทัลตามวิธีฝนไม่ได้สร้างการกำหนดค่าทางอิเล็กทรอนิกส์ตามระดับพลังงานหลักเสมอไป ด้วยเหตุผลนี้ หลังจากกรอก subshells แล้ว จะต้องจัดกลุ่มตามค่าตัวเลขควอนตัมที่ไม่ใช่ค่าหลัก

ขั้นตอนที่ #3: เพิ่มอิเล็กตรอนในแต่ละระดับพลังงานเพื่อรับการกำหนดค่าของเปลือกอิเล็กตรอน

เมื่อได้การกำหนดค่าอิเล็กทรอนิกส์ขั้นสุดท้ายแล้ว เราจะเพิ่มจำนวนอิเล็กตรอนในวงโคจรทั้งหมดที่มีอยู่ในแต่ละระดับ ด้วยวิธีนี้ สิ่งที่เรียกว่าการกำหนดค่าอิเล็กทรอนิกส์ตามระดับหรือตามชั้นจะได้รับ ระดับพลังงานหลักแต่ละระดับ (เช่น แต่ละค่าของ n) จะถูกระบุด้วยอักษรตัวใหญ่ของตัวอักษร เริ่มต้นด้วยตัวอักษร K ตามที่ระบุไว้ในตารางต่อไปนี้:

จำนวนอิเล็กตรอนสูงสุดถูกวางเป็นข้อมูลอ้างอิงเพื่อตรวจสอบว่าไม่มีข้อผิดพลาดในการนับหรือการกระจายอิเล็กตรอน อะตอมสามารถมีน้อยกว่าค่าสูงสุดในเปลือกอิเล็กทรอนิกส์สุดท้าย แต่ไม่สามารถมีมากกว่าจำนวนนั้น

ขั้นตอนที่ #4: สร้างไดอะแกรมที่มีวงกลมศูนย์กลางมากเท่ากับช่วงเวลาที่องค์ประกอบนั้นอยู่

ด้วยการกำหนดค่าแบบเลเยอร์ เราพร้อมที่จะสร้างแผนภาพอะตอม เพียงแค่วาดชุดของวงกลมศูนย์กลางรอบนิวเคลียสของอะตอม ต้องวาดวงกลมสำหรับแต่ละเชลล์ที่มีอิเล็กตรอน ดังนั้น หากโครงร่างของอะตอมเป็น K ²   L ⁵จะต้องวาดวงกลมสองวง วงหนึ่งสำหรับวง K (n=1) และวงหนึ่งสำหรับวง L (n=2) จำนวนชั้นอิเล็กทรอนิกส์ขององค์ประกอบนั้นเกิดขึ้นพร้อมกับช่วงเวลาที่มันอยู่บนตารางธาตุ

ขั้นตอนที่ #5: เริ่มจากเส้นรอบวงที่เล็กที่สุด (n=1) กระจายอิเล็กตรอนในแต่ละระดับพลังงานจนกว่าจะหมด

ในที่สุด วงกลมเล็กๆ จะถูกวาดในแต่ละเส้นรอบวงเหล่านี้สำหรับอิเล็กตรอนแต่ละตัวที่มีเลเยอร์ที่เกี่ยวข้อง ในตัวอย่างก่อนหน้านี้ (K ²   L ⁵ ) เราต้องวางอิเล็กตรอนสองตัวในวงกลมแรกและ 5 ในวงกลมที่สอง ควรพยายามทุกวิถีทางเพื่อกระจายอิเล็กตรอนให้เท่ากันมากที่สุด

ตัวอย่างการสร้างแผนภาพอะตอมของธาตุ

ไฮโดรเจน (H, Z=1)

จำนวนอิเล็กตรอน: 1

การกำหนดค่าอิเล็กทรอนิกส์ (วิธีฝน): 1 วินาที¹

จำนวนอิเล็กตรอนทั้งหมดต่อเปลือก:

การกำหนดค่าอิเล็กตรอนแบบเลเยอร์: K ¹

จำนวนเลเยอร์ที่ถูกครอบครอง: 1

แผนภาพอะตอมของไฮโดรเจน:

ออกซิเจน (O, Z=8)

จำนวนอิเล็กตรอน: 8

การกำหนดค่าอิเล็กตรอน (วิธีฝน): 1s ²   2s ²   2p ⁴

จำนวนอิเล็กตรอนทั้งหมดต่อเปลือก:

การกำหนดค่าอิเล็กตรอนตามชั้น: K ²   L ⁶

จำนวนเลเยอร์ที่ถูกครอบครอง: 2 (วงกลมศูนย์กลางสองวง)

แผนภาพอะตอมออกซิเจน:

โซเดียม (Na, Z=11)

จำนวนอิเล็กตรอน: 11

การกำหนดค่าอิเล็กตรอน (วิธีฝน): 1s ²   2s ²   2p ⁶   3s ¹

จำนวนอิเล็กตรอนทั้งหมดต่อเปลือก:

การกำหนดค่าอิเล็กตรอนตามชั้น: K ²   L ⁸   M ¹

จำนวนเลเยอร์ที่ถูกครอบครอง: 3 (วงกลมศูนย์กลางสามวง)

แผนภาพอะตอมของโซเดียม:

อะลูมิเนียม (อัล, Z=13)

จำนวนอิเล็กตรอน: 13

การกำหนดค่าอิเล็กตรอน (วิธีฝน): 1s ²   2s ²   2p ⁶   3s ²   3p ¹

จำนวนอิเล็กตรอนทั้งหมดต่อเปลือก:

การกำหนดค่าอิเล็กตรอนตามชั้น: K ²   L ⁸   M ³

จำนวนเลเยอร์ที่ถูกครอบครอง: 3 (วงกลมศูนย์กลางสามวง)

แผนภาพอะตอมของอลูมิเนียม:

ฟอสฟอรัส (P, Z=15)

จำนวนอิเล็กตรอน: 15

การกำหนดค่าอิเล็กตรอน (วิธีฝน): 1s ²   2s ²   2p ⁶   3s ²   3p ³

จำนวนอิเล็กตรอนทั้งหมดต่อเปลือก:

การกำหนดค่าอิเล็กตรอนตามชั้น: K ²   L ⁸   M ⁵

จำนวนเลเยอร์ที่ถูกครอบครอง: 3 (วงกลมศูนย์กลางสามวง)

แผนภาพอะตอมของฟอสฟอรัส:

แคลเซียม (Ca, Z=20)

จำนวนอิเล็กตรอน: 20

การกำหนดค่าอิเล็กตรอน (วิธีฝน): 1s ²   2s ²   2p ⁶   3s ²   3p ⁶   4s ²

จำนวนอิเล็กตรอนทั้งหมดต่อเปลือก:

การกำหนดค่าอิเล็กตรอนแบบเลเยอร์: K ²   L ⁸   M ⁸   N ²

จำนวนเลเยอร์ที่ถูกครอบครอง: 4 (วงกลมศูนย์กลางสี่วง)

แผนภาพอะตอมของแคลเซียม:

สังกะสี (Zn, Z=30)

จำนวนอิเล็กตรอน: 30

การกำหนดค่าอิเล็กตรอน (วิธีฝน): 1s ²   2s ²   2p ⁶   3s ²   3p ⁶   4s ²   3d ¹⁰

จำนวนอิเล็กตรอนทั้งหมดต่อเปลือก:

การกำหนดค่าอิเล็กตรอนแบบเลเยอร์: K ²   L ⁸   M ¹⁸   N ²

จำนวนเลเยอร์ที่ถูกครอบครอง: 4 (วงกลมศูนย์กลางสี่วง)

แผนภาพอะตอมของสังกะสี:

เจอร์เมเนียม (Ge, Z=32)

จำนวนอิเล็กตรอน: 32

การกำหนดค่าอิเล็กตรอน (วิธีฝน): 1s ²   2s ²   2p ⁶   3s ²   3p ⁶   4s ²   3d ¹⁰   4p ²

จำนวนอิเล็กตรอนทั้งหมดต่อเปลือก:

การกำหนดค่าอิเล็กตรอนตามชั้น: K ²   L ⁸   M ¹⁸   N ⁴

จำนวนเลเยอร์ที่ถูกครอบครอง: 4 (วงกลมศูนย์กลางสี่วง)

แผนภาพอะตอมของเจอร์เมเนียม:

โบรมีน (Br, Z=35)

จำนวนอิเล็กตรอน: 35

การกำหนดค่าอิเล็กตรอน (วิธีฝน): 1s ²   2s ²   2p ⁶   3s ²   3p ⁶   4s ²   3d ¹⁰   4p ⁵

จำนวนอิเล็กตรอนทั้งหมดต่อเปลือก:

การกำหนดค่าอิเล็กตรอนตามชั้น: K ²   L ⁸   M ¹⁸   N ⁷

จำนวนเลเยอร์ที่ถูกครอบครอง: 4 (วงกลมศูนย์กลางสี่วง)

แผนภาพอะตอมของโบรมีน:

ซีนอน (Xe, Z=54)

จำนวนอิเล็กตรอน: 54

^{การกำหนดค่า} อิเล็กตรอน (วิธีฝน): 1s ²   2s ²   2p ^{6 3s 2}   3p ⁶   4s ²   3d ¹⁰   4p ⁶   5s ²   4d   10 ^5p   6

จำนวนอิเล็กตรอนทั้งหมดต่อเปลือก:

การกำหนดค่าอิเล็กตรอนตามชั้น: K ²   L ⁸   M ¹⁸   N ¹⁸   O ⁸

จำนวนเลเยอร์ที่ถูกครอบครอง: 5 (ห้าวงกลมศูนย์กลาง)

แผนภาพอะตอมซีนอน:

อ้างอิง

Chang, R., & Goldsby, K. (2013). เคมี (ฉบับที่ 11) McGraw-Hill Interamericana de España SL

Miguel, J. (2020, 14 กรกฎาคม). การแสดงอะตอมจากเลขอะตอมและเลขมวลโดยใช้แบบจำลองดาวเคราะห์ SpaceScience.com https://espaciociencia.com/representacion-del-atomo/

Montagud Rubio, N. (2022, 15 กุมภาพันธ์) แผนภาพ Moeller: มันคืออะไร ใช้ในวิชาเคมีอย่างไร และตัวอย่าง จิตวิทยาและจิตใจ. https://psicologiaymente.com/miscelanea/diagrama-moeller

ต้นแบบ, C. L. (nd). ส่วนต่างๆ ของกิจกรรมแผนภาพอะตอม กระดานเรื่องราว https://www.storyboardthat.com/es/lesson-plans/ensenanza-de-los-atomos/partes-del-%c3%a1tomo