Cangkang elektronik magnesium. Rumus elektronik atom dan diagram

Tugas menyusun rumus elektronik suatu unsur kimia bukanlah yang termudah.

Jadi, algoritma penyusunan rumus elektronik unsur adalah sebagai berikut:

• Pertama kita tuliskan tanda kimianya. elemen, di mana kami menunjukkannya di bawah di sebelah kiri tanda nomor seri.
• Selanjutnya, berdasarkan jumlah periode (dari mana unsur tersebut) kita tentukan jumlah tingkat energi dan menggambar sejumlah busur di sebelah tanda unsur kimia.
• Kemudian sesuai nomor golongannya, jumlah elektron pada tingkat terluar ditulis di bawah busur.
• Di level 1, maksimum yang mungkin adalah 2, di level kedua sudah ada 8, di level ketiga - sebanyak 18. Kita mulai meletakkan angka di bawah busur yang sesuai.
• Jumlah elektron pada tingkat kedua dari belakang harus dihitung sebagai berikut: jumlah elektron yang telah ditetapkan dikurangi dari nomor seri unsur.
• Tetap mengubah diagram kita menjadi rumus elektronik:

Berikut rumus elektronik beberapa unsur kimia:

• 1. Kita tuliskan unsur kimianya dan nomor urutnya, Angka tersebut menunjukkan jumlah elektron dalam atom.
  2. Ayo buat rumusnya. Untuk melakukan ini, Anda perlu mengetahui jumlah tingkat energi, dasar penentuannya adalah nomor periode unsur.
  3. Kami membagi level menjadi sub-level.

  Di bawah ini Anda dapat melihat contoh cara menyusun rumus elektronik unsur kimia dengan benar.

Anda perlu membuat rumus elektronik unsur kimia dengan cara ini: Anda perlu melihat jumlah unsur dalam tabel periodik, sehingga mengetahui berapa banyak elektron yang dimilikinya. Maka Anda perlu mencari jumlah level yang sama dengan periodenya. Kemudian sublevelnya ditulis dan diisi:

Pertama-tama, Anda perlu menentukan jumlah atom menurut tabel periodik.



Untuk menyusun rumus elektronik, Anda memerlukan sistem periodik Mendeleev. Temukan unsur kimia Anda di sana dan lihat periodenya - itu akan sama dengan jumlah tingkat energi. Nomor golongan akan sesuai secara numerik dengan jumlah elektron pada tingkat terakhir. Jumlah suatu unsur secara kuantitatif akan sama dengan jumlah elektronnya. Perlu Anda ketahui juga dengan jelas bahwa tingkat pertama maksimal 2 elektron, tingkat kedua - 8, dan tingkat ketiga - 18.

Ini adalah poin utamanya. Selain itu, di Internet (termasuk situs kami) Anda dapat menemukan informasi dengan formula elektronik siap pakai untuk setiap elemen, sehingga Anda dapat mengujinya sendiri.

Menyusun rumus elektronik unsur kimia adalah proses yang sangat kompleks, Anda tidak dapat melakukannya tanpa tabel khusus, dan Anda perlu menggunakan banyak rumus. Secara singkat, untuk mengkompilasi Anda harus melalui tahapan berikut:

Penting untuk membuat diagram orbital yang di dalamnya akan terdapat konsep tentang bagaimana elektron berbeda satu sama lain. Diagram menyoroti orbital dan elektron.

Elektron terisi dalam tingkatan, dari bawah ke atas, dan memiliki beberapa sublevel.

Jadi pertama-tama kita mencari tahu jumlah elektron suatu atom tertentu.

Kami mengisi rumus sesuai dengan skema tertentu dan menuliskannya - ini akan menjadi rumus elektronik.



Misalnya, untuk Nitrogen rumusnya seperti ini, pertama kita berurusan dengan elektron:



Dan tuliskan rumusnya:



Untuk mengerti prinsip penyusunan rumus elektronik suatu unsur kimia, pertama-tama Anda perlu menentukan jumlah elektron dalam suatu atom berdasarkan nomor dalam tabel periodik. Setelah ini, Anda perlu menentukan jumlah tingkat energi, berdasarkan jumlah periode di mana unsur tersebut berada.

Level-level tersebut kemudian dipecah menjadi sublevel yang diisi dengan elektron berdasarkan Prinsip Energi Terkecil.

Anda dapat memeriksa kebenaran alasan Anda dengan melihat, misalnya, di sini.

Dengan menyusun rumus elektronik suatu unsur kimia, Anda dapat mengetahui berapa banyak elektron dan lapisan elektron dalam suatu atom tertentu, serta urutan distribusinya antar lapisan.

Pertama, kita menentukan nomor atom suatu unsur berdasarkan tabel periodik; ini sesuai dengan jumlah elektron. Jumlah lapisan elektron menunjukkan nomor periode, dan jumlah elektron per lapisan terakhir atom sesuai dengan nomor golongannya.

• pertama kita mengisi sublevel s, lalu sublevel p-, d- b f;
• menurut aturan Klechkovsky, elektron mengisi orbital sesuai dengan peningkatan energi orbital tersebut;
• menurut aturan Hund, elektron dalam satu sublevel menempati orbital bebas satu per satu dan kemudian membentuk pasangan;
• Menurut prinsip Pauli, jumlah elektron dalam satu orbital tidak lebih dari 2 elektron.

• Rumus elektronik suatu unsur kimia menunjukkan berapa banyak lapisan elektron dan berapa banyak elektron yang terkandung dalam suatu atom dan bagaimana distribusinya di antara lapisan-lapisan tersebut.

  Untuk menyusun rumus elektronik suatu unsur kimia, Anda perlu melihat tabel periodik dan menggunakan informasi yang diperoleh untuk unsur tersebut. Nomor atom suatu unsur dalam tabel periodik sesuai dengan jumlah elektron dalam suatu atom. Jumlah lapisan elektronik sesuai dengan nomor periode, jumlah elektron pada lapisan elektronik terakhir sesuai dengan nomor golongan.

  Harus diingat bahwa lapisan pertama mengandung maksimal 2 elektron 1s2, lapisan kedua - maksimal 8 (dua s dan enam p: 2s2 2p6), lapisan ketiga - maksimal 18 (dua s, enam p, dan sepuluh d: 3s2 3p6 3d10).

  Misalnya rumus elektronik karbon: C 1s2 2s2 2p2 (nomor urut 6, nomor periode 2, nomor golongan 4).

  Rumus elektronik natrium : Na 1s2 2s2 2p6 3s1 (nomor urut 11, nomor periode 3, nomor golongan 1).

  Untuk mengecek apakah rumus elektronik sudah ditulis dengan benar, Anda bisa melihat website www.alhimikov.net.

  Sekilas, menyusun rumus elektronik unsur kimia mungkin tampak seperti tugas yang agak rumit, tetapi semuanya akan menjadi jelas jika Anda mengikuti skema berikut:

  • pertama kita menulis orbitalnya
  • Kami menyisipkan angka di depan orbital yang menunjukkan jumlah tingkat energi. Jangan lupa rumus menentukan jumlah maksimum elektron per tingkat energi: N=2n2

  Bagaimana cara mengetahui jumlah tingkat energi? Lihat saja tabel periodik: angka ini sama dengan nomor periode di mana unsur tersebut berada.

  • Di atas ikon orbital kita tuliskan angka yang menunjukkan jumlah elektron yang ada pada orbital tersebut.

  Misalnya rumus elektronik skandium akan terlihat seperti ini.

Algoritma penyusunan rumus elektronik suatu unsur:

1. Menentukan jumlah elektron dalam suatu atom menggunakan Tabel Periodik Unsur Kimia D.I. Mendeleev.

2. Dengan menggunakan nomor periode di mana suatu unsur berada, tentukan jumlah tingkat energinya; jumlah elektron pada tingkat elektronik terakhir sesuai dengan nomor golongan.

3. Bagilah tingkat-tingkat menjadi subtingkat dan orbital dan isi dengan elektron sesuai dengan aturan pengisian orbital:

Harus diingat bahwa tingkat pertama mengandung maksimal 2 elektron 1s 2, pada detik - maksimal 8 (dua S dan enam R: 2s 2 2p 6), pada tanggal ketiga - maksimal 18 (dua S, enam P, dan sepuluh d: 3s 2 3p 6 3d 10).

• Bilangan kuantum utama N harus minimal.
• Pertama untuk mengisi S- sublevel, kalau begitu р-, d- b f- sublevel.
• Elektron mengisi orbital berdasarkan kenaikan energi orbital (aturan Klechkovsky).
• Dalam sublevel, elektron mula-mula menempati orbital bebas satu per satu, dan baru setelah itu elektron membentuk pasangan (aturan Hund).
• Tidak boleh ada lebih dari dua elektron dalam satu orbital (prinsip Pauli).

Contoh.

1. Mari kita buat rumus elektronik untuk nitrogen. DI DALAM tabel periodik nitrogen ada di nomor 7.

2. Mari kita buat rumus elektronik untuk argon. Argon adalah nomor 18 pada tabel periodik.

1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6.

3. Mari kita buat rumus elektronik kromium. Kromium adalah nomor 24 pada tabel periodik.

1 detik 2 2 detik 2 2p 6 3 detik 2 3p 6 4 detik 1 3d 5

Diagram energi seng.

4. Mari kita buat rumus elektronik seng. Seng adalah nomor 30 pada tabel periodik.

1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 3d 10

Perlu diketahui bahwa bagian dari rumus elektronik yaitu 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 merupakan rumus elektronik argon.

Rumus elektronik seng dapat direpresentasikan sebagai:

Itu ditulis dalam bentuk yang disebut rumus elektronik. Dalam rumus elektronik, huruf s, p, d, f menunjukkan sublevel energi elektron; Angka-angka di depan huruf menunjukkan tingkat energi di mana suatu elektron berada, dan indeks di kanan atas adalah jumlah elektron dalam subtingkat tertentu. Untuk menyusun rumus elektronik atom suatu unsur, cukup mengetahui jumlah unsur tersebut dalam tabel periodik dan mengikuti prinsip dasar yang mengatur distribusi elektron dalam atom.

Struktur kulit elektron suatu atom juga dapat digambarkan dalam bentuk diagram susunan elektron dalam sel energi.

Untuk atom besi, skema ini berlaku tampilan berikutnya:

Diagram ini dengan jelas menunjukkan penerapan aturan Hund. Pada sublevel 3d jumlah maksimum, sel (empat) diisi dengan elektron tidak berpasangan. Gambaran struktur kulit elektron suatu atom dalam bentuk rumus elektronik dan dalam bentuk diagram tidak mencerminkan secara jelas sifat gelombang elektron.

Kata-kata hukum periodik sebagaimana telah diubah YA. Mendeleev : sifat-sifat benda sederhana, serta bentuk dan sifat senyawa unsur, secara periodik bergantung pada besarnya berat atom unsur.

Formulasi masa kini hukum periodik : sifat-sifat unsur, serta bentuk dan sifat senyawanya, secara periodik bergantung pada besarnya muatan inti atomnya.

Jadi, muatan positif inti (bukan massa atom) ternyata merupakan argumen yang lebih akurat yang menjadi dasar sifat-sifat unsur dan senyawanya

Valensi- Ini adalah jumlah ikatan kimia yang menghubungkan satu atom dengan atom lainnya.
Kemampuan valensi suatu atom ditentukan oleh jumlah elektron tidak berpasangan dan keberadaan orbital atom bebas di tingkat terluar. Struktur tingkat energi terluar atom suatu unsur kimia terutama menentukan sifat-sifat atomnya. Oleh karena itu, tingkatan ini disebut tingkat valensi. Elektron pada tingkat ini, dan terkadang pada tingkat pra-eksternal, dapat mengambil bagian dalam pembentukan ikatan kimia. Elektron semacam ini disebut juga elektron valensi.

Valensi stoikiometri unsur kimia - ini adalah jumlah ekuivalen yang dapat dilekatkan oleh atom tertentu pada dirinya sendiri, atau jumlah ekuivalen dalam sebuah atom.

Setara ditentukan oleh jumlah atom hidrogen yang terikat atau tersubstitusi, sehingga valensi stoikiometri sama dengan jumlah atom hidrogen yang berinteraksi dengan atom tertentu. Namun tidak semua unsur berinteraksi secara bebas, namun hampir semuanya berinteraksi dengan oksigen, sehingga valensi stoikiometri dapat didefinisikan sebagai dua kali jumlah atom oksigen yang terikat.

Misalnya, valensi stoikiometri belerang dalam hidrogen sulfida H 2 S adalah 2, dalam oksida SO 2 - 4, dalam oksida SO 3 -6.

Saat menentukan valensi stoikiometri suatu unsur menggunakan rumus senyawa biner, kita harus berpedoman pada aturan: total valensi semua atom suatu unsur harus sama dengan total valensi semua atom unsur lain.

Keadaan oksidasi Juga mencirikan komposisi suatu zat dan sama dengan valensi stoikiometri dengan tanda plus (untuk logam atau unsur yang lebih elektropositif dalam molekul) atau minus.

1. Dalam zat sederhana, bilangan oksidasi unsur adalah nol.

2. Bilangan oksidasi fluor pada semua senyawa adalah -1. Halogen yang tersisa (klorin, brom, yodium) dengan logam, hidrogen, dan unsur lain yang lebih elektropositif juga memiliki bilangan oksidasi -1, tetapi dalam senyawa dengan unsur yang lebih elektronegatif mereka memiliki nilai-nilai positif keadaan oksidasi.

3. Oksigen dalam senyawa memiliki bilangan oksidasi -2; pengecualiannya adalah hidrogen peroksida H 2 O 2 dan turunannya (Na 2 O 2, BaO 2, dll., yang oksigennya memiliki bilangan oksidasi -1, serta oksigen fluorida OF 2, yang bilangan oksidasi oksigennya adalah +2.

4. Unsur basa (Li, Na, K, dll) dan unsur subgrup utama golongan kedua Tabel Periodik (Be, Mg, Ca, dan seterusnya) selalu mempunyai bilangan oksidasi yang sama dengan nomor golongannya, yaitu +1 dan +2.

5. Semua unsur golongan ketiga, kecuali talium, mempunyai bilangan oksidasi tetap sama dengan nomor golongannya, yaitu. +3.

6. Bilangan oksidasi tertinggi suatu unsur sama dengan nomor golongan pada Tabel Periodik, dan yang terendah adalah selisihnya: nomor golongan adalah 8. Misalnya, bilangan oksidasi tertinggi nitrogen (terletak pada golongan kelima) adalah +5 (dalam asam nitrat dan garamnya), dan paling rendah sama dengan -3 (dalam garam amonia dan amonium).

7. Bilangan oksidasi unsur-unsur dalam suatu senyawa saling menghilangkan sehingga jumlah semua atom dalam molekul atau satuan rumus netral adalah nol, dan untuk ion adalah muatannya.

Aturan-aturan ini dapat digunakan untuk menentukan bilangan oksidasi yang tidak diketahui suatu unsur dalam suatu senyawa jika bilangan oksidasi unsur lain diketahui, dan untuk menyusun rumus senyawa multielemen.

Keadaan oksidasi (bilangan oksidasi) — besaran konvensional tambahan untuk mencatat proses oksidasi, reduksi dan reaksi redoks.

Konsep keadaan oksidasi sering digunakan di kimia anorganik bukannya konsep valensi. Bilangan oksidasi suatu atom sama dengan nilai numerik muatan listrik, ditetapkan pada suatu atom dengan asumsi bahwa pasangan elektron yang berikatan seluruhnya condong ke arah atom yang lebih elektronegatif (yaitu, dengan asumsi bahwa senyawa hanya terdiri dari ion).

Bilangan oksidasi menunjukkan jumlah elektron yang harus ditambahkan pada ion positif untuk mereduksinya menjadi atom netral, atau dikurangi dari ion negatif untuk mengoksidasi menjadi atom netral:

Al 3+ + 3e − → Al
S 2− → S + 2e − (S 2− − 2e − → S)

Sifat-sifat unsur, bergantung pada struktur kulit elektron atom, bervariasi menurut periode dan golongan sistem periodik. Karena dalam rangkaian unsur analog struktur elektroniknya hanya serupa, tetapi tidak identik, maka ketika berpindah dari satu unsur dalam golongan ke golongan lainnya, tidak ada pengulangan sifat yang sederhana yang diamati pada unsur tersebut, tetapi perubahan alaminya yang kurang lebih jelas diungkapkan. .

Sifat kimia suatu unsur ditentukan oleh kemampuan atomnya dalam kehilangan atau memperoleh elektron. Kemampuan ini diukur berdasarkan nilai energi ionisasi dan afinitas elektron.

Energi ionisasi (E dan) adalah jumlah energi minimum yang diperlukan untuk abstraksi dan pelepasan elektron sepenuhnya dari atom dalam fase gas pada T = 0

K tanpa transfer ke elektron yang dibebaskan energi kinetik dengan transformasi atom menjadi ion bermuatan positif: E + Ei = E+ + e-. Energi ionisasi merupakan besaran positif dan mempunyai nilai terkecil untuk atom logam alkali dan yang terbesar untuk atom gas mulia (inert).

Afinitas elektron (Ee) adalah energi yang dilepaskan atau diserap ketika elektron ditambahkan ke atom dalam fase gas pada T = 0

K dengan transformasi atom menjadi ion bermuatan negatif tanpa mentransfer energi kinetik ke partikel:

E + e- = E- + Ee.

Halogen, terutama fluor, memiliki afinitas elektron maksimum (Ee = -328 kJ/mol).

Nilai Ei dan Ee dinyatakan dalam kilojoule per mol (kJ/mol) atau dalam elektron volt per atom (eV).

Kemampuan atom yang terikat untuk menggeser elektron ikatan kimia ke arah dirinya sendiri, sehingga meningkatkan kerapatan elektron di sekitarnya disebut keelektronegatifan.

Konsep ini diperkenalkan ke dalam sains oleh L. Pauling. Keelektronegatifandilambangkan dengan simbol dan mencirikan kecenderungan suatu atom untuk menambahkan elektron ketika membentuk ikatan kimia.

Menurut R. Maliken, keelektronegatifan suatu atom diperkirakan sebesar setengah jumlah energi ionisasi dan afinitas elektron atom bebas = (Ee + Ei)/2

Dalam periode-periode tersebut, terdapat kecenderungan umum bahwa energi ionisasi dan keelektronegatifan meningkat seiring bertambahnya muatan inti atom; dalam golongan, nilai-nilai ini menurun seiring bertambahnya nomor atom suatu unsur.

Perlu ditekankan bahwa suatu unsur tidak dapat diberi nilai keelektronegatifan yang konstan, karena hal ini bergantung pada banyak faktor, khususnya pada keadaan valensi unsur tersebut, jenis senyawa yang menyusunnya, dan jumlah serta jenis atom tetangga. .

Jari-jari atom dan ionik. Ukuran atom dan ion ditentukan oleh ukuran kulit elektron. Menurut konsep mekanika kuantum, kulit elektron tidak memiliki batas yang jelas. Oleh karena itu, jari-jari atom atau ion bebas dapat diambil sebagai jarak yang dihitung secara teoritis dari inti ke posisi kepadatan maksimum utama awan elektron terluar. Jarak ini disebut jari-jari orbit. Dalam prakteknya, jari-jari atom dan ion dalam senyawa biasanya digunakan, dihitung berdasarkan data eksperimen. Dalam hal ini, jari-jari atom kovalen dan logam dibedakan.

Ketergantungan jari-jari atom dan ion pada muatan inti atom suatu unsur bersifat periodik. Dalam periode, seiring bertambahnya nomor atom, jari-jarinya cenderung mengecil. Penurunan terbesar adalah tipikal untuk unsur-unsur periode pendek, karena tingkat elektronik terluarnya terisi. Dalam periode besar dalam keluarga elemen d dan f, perubahan ini kurang tajam, karena pengisian elektron di dalamnya terjadi pada lapisan pra-luar. Dalam subkelompok, jari-jari atom dan ion dari jenis yang sama umumnya meningkat.

Tabel periodik unsur adalah contoh yang jelas manifestasi dari berbagai macam periodisitas sifat-sifat unsur, yang diamati secara horizontal (dalam satu periode dari kiri ke kanan), secara vertikal (dalam satu golongan, misalnya dari atas ke bawah), secara diagonal, yaitu. beberapa sifat atom bertambah atau berkurang, tetapi periodisitasnya tetap.

Pada periode dari kiri ke kanan (→), sifat pengoksidasi dan sifat nonlogam suatu unsur meningkat, sedangkan sifat pereduksi dan sifat logamnya menurun. Jadi, dari semua unsur periode 3, natrium akan menjadi logam paling aktif dan zat pereduksi terkuat, dan klor akan menjadi zat pengoksidasi terkuat.

Ikatan kimia- Ini adalah hubungan timbal balik atom-atom dalam suatu molekul, atau kisi kristal, sebagai akibat dari aksi gaya tarik-menarik listrik antar atom.

Ini adalah interaksi semua elektron dan semua inti, yang mengarah pada pembentukan sistem poliatomik yang stabil (radikal, ion molekul, molekul, kristal).

Ikatan kimia dilakukan oleh elektron valensi. Menurut konsep modern, ikatan kimia bersifat elektronik, tetapi dilakukan dengan cara yang berbeda. Oleh karena itu, ada tiga jenis utama ikatan kimia: kovalen, ionik, logam.Timbul antar molekul ikatan hidrogen, dan terjadi interaksi van der Waals.

Ciri-ciri utama ikatan kimia antara lain:

- panjang koneksi - Ini adalah jarak antar inti antara atom-atom yang terikat secara kimia.

Hal ini tergantung pada sifat atom yang berinteraksi dan banyaknya ikatan. Dengan meningkatnya multiplisitas, panjang ikatan berkurang dan akibatnya kekuatannya meningkat;

- banyaknya ikatan ditentukan oleh jumlah pasangan elektron yang menghubungkan dua atom. Ketika multiplisitas meningkat, energi pengikatan meningkat;

- sudut koneksi- sudut antara garis lurus imajiner yang melewati inti dua atom tetangga yang saling berhubungan secara kimia;

Energi ikatan E SV - ini adalah energi yang dilepaskan selama pembentukan ikatan tertentu dan digunakan untuk pemutusan ikatan tersebut, kJ/mol.

Ikatan kovalen - Ikatan kimia yang terbentuk dengan berbagi sepasang elektron antara dua atom.

Penjelasan ikatan kimia melalui munculnya pasangan elektron bersama antar atom menjadi dasar teori spin valensi, yang alatnya adalah metode ikatan valensi (MVS) , ditemukan oleh Lewis pada tahun 1916. Untuk deskripsi mekanika kuantum ikatan kimia dan struktur molekul, metode lain digunakan - metode orbital molekul (MMO) .

Metode ikatan valensi

Prinsip dasar pembentukan ikatan kimia menggunakan MBC:

1. Ikatan kimia dibentuk oleh elektron valensi (tidak berpasangan).

2. Elektron dengan spin antiparalel milik dua atom berbeda menjadi sama.

3. Ikatan kimia terbentuk hanya jika, ketika dua atom atau lebih saling mendekat, energi total sistem berkurang.

4. Gaya-gaya utama yang bekerja dalam suatu molekul berasal dari listrik, asal Coulomb.

5. Semakin kuat ikatannya, semakin banyak awan elektron yang berinteraksi yang tumpang tindih.

Ada dua mekanisme pembentukan ikatan kovalen:

Mekanisme pertukaran. Ikatan terbentuk dengan berbagi elektron valensi dari dua atom netral. Setiap atom menyumbangkan satu elektron tidak berpasangan ke pasangan elektron yang sama:

Beras. 7. Mekanisme pertukaran pembentukan ikatan kovalen: A- non-polar; B- kutub

Mekanisme donor-akseptor. Satu atom (donor) menyediakan pasangan elektron, dan atom lainnya (akseptor) menyediakan orbital kosong untuk pasangan tersebut.

koneksi, berpendidikan menurut mekanisme donor-akseptor, milik senyawa kompleks

Beras. 8. Mekanisme donor-akseptor pembentukan ikatan kovalen

Ikatan kovalen mempunyai ciri-ciri tertentu.

Saturasi - sifat atom untuk membentuk secara ketat nomor tertentu ikatan kovalen. Karena kejenuhan ikatan, molekul memiliki komposisi tertentu.

Direktivitas - t . e.ikatan yang terbentuk searah tumpang tindih maksimum awan elektron . Sehubungan dengan garis yang menghubungkan pusat-pusat atom yang membentuk ikatan, mereka membedakan: σ dan π (Gbr. 9): σ-ikatan - dibentuk dengan tumpang tindih AO di sepanjang garis yang menghubungkan pusat-pusat atom yang berinteraksi; Ikatan π adalah ikatan yang terjadi pada arah sumbu tegak lurus garis lurus yang menghubungkan inti atom. Arah ikatan menentukan struktur spasial molekul, yaitu bentuk geometrisnya. Hibridisasi - ini adalah perubahan bentuk beberapa orbital ketika membentuk ikatan kovalen untuk mencapai tumpang tindih orbital yang lebih efisien. Ikatan kimia yang terbentuk dengan partisipasi elektron pada orbital hibrid lebih kuat daripada ikatan dengan partisipasi elektron pada orbital s dan p non-hibrida, karena lebih banyak terjadi tumpang tindih. Jenis hibridisasi berikut ini dibedakan (Gbr. 10, Tabel 31): hibridisasi sp - satu orbital s dan satu orbital p berubah menjadi dua orbital “hibrid” yang identik, sudut antara sumbunya adalah 180°. Molekul tempat terjadinya hibridisasi sp memiliki geometri linier (BeCl 2).

hibridisasi sp2- satu orbital s dan dua orbital p berubah menjadi tiga orbital “hibrida” yang identik, sudut antara sumbunya adalah 120°. Molekul tempat terjadinya hibridisasi sp 2 memiliki geometri datar (BF 3, AlCl 3).

sp 3-hibridisasi- satu orbital s dan tiga orbital p berubah menjadi empat orbital “hibrida” identik, yang sudut antara sumbunya adalah 109°28". Molekul tempat terjadinya hibridisasi sp 3 memiliki geometri tetrahedral (CH 4 , NH3).

Beras. 10. Jenis hibridisasi orbital valensi: a - sp-hibridisasi orbital valensi; B - sp 2 - hibridisasi orbital valensi; V - sp 3-hibridisasi orbital valensi

Konfigurasi elektronik atom adalah representasi numerik dari orbital elektronnya. Orbital elektron adalah wilayah berbagai bentuk terletak di sekitar inti atom, yang secara matematis kemungkinan adanya elektron. Konfigurasi elektronik membantu memberitahu pembaca dengan cepat dan mudah berapa banyak orbital elektron yang dimiliki suatu atom, serta menentukan jumlah elektron di setiap orbital. Setelah membaca artikel ini, Anda akan menguasai metode menyusun konfigurasi elektronik.

Langkah

Distribusi elektron menggunakan sistem periodik D. I. Mendeleev

Temukan nomor atom atom Anda. Setiap atom mempunyai sejumlah elektron yang terikat padanya. Temukan simbol atom Anda pada tabel periodik. Nomor atom adalah bilangan bulat nomor positif, dimulai dari 1 (untuk hidrogen) dan bertambah satu untuk setiap atom berikutnya. Nomor atom adalah jumlah proton dalam suatu atom, dan oleh karena itu juga merupakan jumlah elektron suatu atom yang bermuatan nol.

Tentukan muatan atom. Atom netral akan memiliki jumlah elektron yang sama seperti yang ditunjukkan pada tabel periodik. Namun, atom bermuatan akan memiliki lebih banyak atau lebih sedikit elektron, bergantung pada besarnya muatannya. Jika Anda mengerjakan atom bermuatan, tambahkan atau kurangi elektron sebagai berikut: tambahkan satu elektron untuk setiap muatan negatif dan kurangi satu untuk setiap muatan positif.

• Misalnya, atom natrium dengan muatan -1 akan memiliki elektron ekstra Selain itu ke nomor atom basa 11. Dengan kata lain, atom tersebut akan memiliki total 12 elektron.
• Jika kita berbicara tentang atom natrium dengan muatan +1, satu elektron harus dikurangi dari nomor atom basa 11. Jadi, atom akan memiliki 10 elektron.

1. Ingat daftar dasar orbital. Ketika jumlah elektron dalam suatu atom meningkat, mereka mengisi berbagai sublevel kulit elektron atom menurut urutan tertentu. Setiap sublevel kulit elektron, jika terisi, mengandung jumlah elektron genap. Sublevel berikut tersedia:

   Memahami notasi konfigurasi elektronik. Konfigurasi elektron ditulis untuk menunjukkan dengan jelas jumlah elektron pada setiap orbital. Orbital ditulis secara berurutan, dengan jumlah atom pada setiap orbital ditulis superskrip di sebelah kanan nama orbital. Konfigurasi elektronik yang lengkap berbentuk rangkaian penunjukan sublevel dan superskrip.

   • Di sini, misalnya, konfigurasi elektronik paling sederhana: 1s 2 2s 2 2p 6 . Konfigurasi ini menunjukkan terdapat dua elektron pada sublevel 1s, dua elektron pada sublevel 2s, dan enam elektron pada sublevel 2p. 2 + 2 + 6 = total 10 elektron. Ini adalah konfigurasi elektronik atom neon netral (nomor atom neon adalah 10).

2. Ingat urutan orbitalnya. Perlu diingat bahwa orbital elektron diberi nomor berdasarkan kenaikan nomor kulit elektron, namun disusun berdasarkan peningkatan energi. Misalnya, orbital 4s 2 yang terisi memiliki energi lebih rendah (atau mobilitas lebih sedikit) dibandingkan orbital 3d 10 yang terisi sebagian atau terisi sebagian, sehingga orbital 4s ditulis terlebih dahulu. Setelah Anda mengetahui urutan orbital, Anda dapat dengan mudah mengisinya sesuai dengan jumlah elektron dalam atom. Urutan pengisian orbitalnya adalah sebagai berikut: 1s, 2s, 2p, 3s, 3p, 4s, 3d, 4p, 5s, 4d, 5p, 6s, 4f, 5d, 6p, 7s, 5f, 6d, 7p.

   • Konfigurasi elektron suatu atom yang semua orbitalnya terisi adalah sebagai berikut: 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 3d 10 4p 6 5s 2 4d 10 5p 6 6s 2 4f 14 5d 10 6p 6 7s 2 5f 14 6d 10 7p 6
   • Perhatikan bahwa entri di atas, ketika semua orbital terisi, adalah konfigurasi elektron unsur Uuo (ununoktium) 118, atom dengan nomor tertinggi dalam tabel periodik. Oleh karena itu, konfigurasi elektronik ini berisi semua sublevel elektronik yang diketahui saat ini dari atom bermuatan netral.

3. Isi orbital sesuai dengan jumlah elektron dalam atom Anda. Misalnya, jika kita ingin menuliskan konfigurasi elektron atom kalsium netral, kita harus mulai dengan mencari nomor atomnya di tabel periodik. Nomor atomnya adalah 20, jadi kita akan menulis konfigurasi atom dengan 20 elektron sesuai urutan di atas.

   • Isi orbital sesuai urutan di atas hingga mencapai elektron kedua puluh. Orbital 1s pertama mempunyai dua elektron, orbital 2s juga mempunyai dua elektron, orbital 2p mempunyai enam elektron, orbital 3s mempunyai dua elektron, orbital 3p mempunyai 6 elektron, dan orbital 4s mempunyai 2 (2 + 2 + 6 +2 + 6 + 2 = 20 .) Dengan kata lain konfigurasi elektron kalsium berbentuk: 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 .
   • Perhatikan bahwa orbital disusun berdasarkan peningkatan energi. Misalnya, ketika Anda siap untuk berpindah ke tingkat energi ke-4, tuliskan terlebih dahulu orbital 4s, dan Kemudian 3d. Setelah tingkat energi keempat, Anda berpindah ke tingkat energi kelima, di mana urutan yang sama diulangi. Hal ini terjadi hanya setelah tingkat energi ketiga.

4. Gunakan tabel periodik sebagai isyarat visual. Anda mungkin telah memperhatikan bahwa bentuk tabel periodik sesuai dengan urutan sublevel elektron dalam konfigurasi elektron. Misalnya atom pada kolom kedua dari kiri selalu diakhiri dengan "s 2", dan atom di tepi kanan bagian tengah yang tipis selalu diakhiri dengan "d 10", dst. Gunakan tabel periodik sebagai panduan visual untuk menulis konfigurasi - bagaimana urutan penambahan orbital sesuai dengan posisi Anda dalam tabel. Lihat di bawah:

   • Secara khusus, dua kolom paling kiri berisi atom yang konfigurasi elektronnya berakhiran pada orbital s, blok kanan tabel berisi atom yang konfigurasinya berakhir pada orbital p, dan separuh bawah berisi atom yang berakhiran orbital f.
   • Misalnya, ketika Anda menuliskan konfigurasi elektronik klorin, pikirkan seperti ini: "Atom ini terletak di baris ketiga (atau" periode ") tabel periodik. Atom ini juga terletak di kelompok kelima blok orbital p. dari tabel periodik. Oleh karena itu, konfigurasi elektroniknya akan diakhiri dengan...3p 5
   • Perhatikan bahwa unsur-unsur di wilayah orbital d dan f pada tabel dicirikan oleh tingkat energi yang tidak sesuai dengan periode di mana unsur-unsur tersebut berada. Misalnya, baris pertama suatu blok unsur dengan orbital d sama dengan orbital 3d, meskipun terletak pada periode ke-4, dan baris pertama unsur dengan orbital f sama dengan orbital 4f, meskipun berada pada periode ke-6. periode.

5. Pelajari singkatan untuk menulis konfigurasi elektron panjang. Atom-atom yang terletak di tepi kanan tabel periodik disebut gas mulia. Unsur-unsur ini secara kimia sangat stabil. Untuk mempersingkat proses penulisan konfigurasi elektron yang panjang, cukup tuliskan lambang kimia gas mulia terdekat yang jumlah elektronnya lebih sedikit dari atom Anda dalam tanda kurung siku, lalu lanjutkan penulisan konfigurasi elektron pada tingkat orbital berikutnya. Lihat di bawah:

   • Untuk memahami konsep ini, akan sangat membantu jika menulis contoh konfigurasi. Mari kita tuliskan konfigurasi seng (nomor atom 30) menggunakan singkatan yang mengandung gas mulia. Konfigurasi lengkap seng adalah sebagai berikut: 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 3d 10. Namun, kita melihat bahwa 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 adalah konfigurasi elektron argon, suatu gas mulia. Cukup ganti bagian konfigurasi elektronik seng dengan simbol kimia argon dalam tanda kurung siku (.)
   • Jadi, konfigurasi elektronik seng yang ditulis dalam bentuk singkatan memiliki bentuk: 4s 2 3d 10 .
   • Harap dicatat bahwa jika Anda menulis konfigurasi elektronik gas mulia, katakanlah argon, Anda tidak dapat menuliskannya! Seseorang harus menggunakan singkatan gas mulia sebelum unsur ini; untuk argon itu akan menjadi neon ().

   Menggunakan tabel periodik ADOMAH

   1. Kuasai tabel periodik ADOMAH. Metode pencatatan konfigurasi elektronik ini tidak memerlukan hafalan, tetapi memerlukan tabel periodik yang dimodifikasi, karena dalam tabel periodik tradisional, mulai dari periode keempat, nomor periode tidak sesuai dengan kulit elektron. Temukan tabel periodik ADOMAH - tipe khusus tabel periodik, dikembangkan oleh ilmuwan Valery Zimmerman. Sangat mudah untuk menemukannya dengan pencarian internet singkat.

      • Dalam tabel periodik ADOMAH, baris horizontal mewakili kelompok unsur seperti halogen, gas mulia, logam alkali, logam alkali tanah, dll. Kolom vertikal berhubungan dengan level elektronik, dan apa yang disebut "kaskade" (garis diagonal yang menghubungkan blok s,p,d dan f) sesuai dengan periode.
      • Helium berpindah menuju hidrogen karena kedua unsur ini mempunyai orbital 1s. Blok periode (s,p,d dan f) ditampilkan di sisi kanan, dan nomor level diberikan di bagian bawah. Unsur-unsur diwakili dalam kotak bernomor 1 sampai 120. Angka-angka ini adalah nomor atom biasa, yang mewakili jumlah total elektron dalam atom netral.

   2. Temukan atom Anda di tabel ADOMAH. Untuk menuliskan konfigurasi elektronik suatu unsur, carilah simbolnya pada tabel periodik ADOMAH dan coret semua unsur yang nomor atomnya lebih tinggi. Misalnya, jika Anda ingin menulis konfigurasi elektron erbium (68), coret semua unsur dari 69 hingga 120.

      • Perhatikan angka 1 sampai 8 di bagian bawah tabel. Ini adalah jumlah level elektronik, atau jumlah kolom. Abaikan kolom yang hanya berisi item yang dicoret. Untuk erbium, kolom bernomor 1,2,3,4,5 dan 6 tetap ada.

   3. Hitung sublevel orbital hingga elemen Anda. Perhatikan simbol balok yang ditunjukkan di sebelah kanan tabel (s, p, d, dan f) dan nomor kolom yang ditunjukkan di dasar, abaikan garis diagonal di antara balok dan bagi kolom menjadi blok kolom, cantumkan secara berurutan dari bawah ke atas. Sekali lagi, abaikan blok yang semua elemennya dicoret. Tuliskan blok kolom dimulai dari nomor kolom diikuti simbol blok, sehingga: 1s 2s 2p 3s 3p 3d 4s 4p 4d 4f 5s 5p 6s (untuk erbium).

      • Harap dicatat: Konfigurasi elektron Er di atas ditulis dalam urutan nomor sublevel elektron. Dapat juga dituliskan urutan pengisian orbitalnya. Untuk melakukannya, ikuti rangkaian dari bawah ke atas, bukan kolom, saat Anda menulis blok kolom: 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 3d 10 4p 6 5s 2 4d 10 5p 6 6s 2 4f 12 .

   4. Hitung elektron untuk setiap sublevel elektron. Hitunglah unsur-unsur pada setiap blok kolom yang belum dicoret, dengan melampirkan satu elektron dari setiap unsur, dan tuliskan nomornya di sebelah simbol blok untuk setiap blok kolom sebagai berikut: 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 10 4s 2 4p 6 4d 10 4f 12 5s 2 5p 6 6s 2 . Dalam contoh kita, ini adalah konfigurasi elektronik erbium.

   5. Waspadai konfigurasi elektronik yang salah. Ada delapan belas pengecualian umum yang berkaitan dengan konfigurasi elektronik atom dalam keadaan energi terendah, yang juga disebut keadaan energi dasar. Mereka tidak patuh peraturan umum hanya pada dua atau tiga posisi terakhir yang ditempati oleh elektron. Dalam hal ini, konfigurasi elektronik sebenarnya mengasumsikan bahwa elektron berada dalam keadaan dengan energi yang lebih rendah dibandingkan dengan konfigurasi standar atom. Atom pengecualian meliputi:

      • Kr(..., 3d5, 4s1); Cu(..., 3d10, 4s1); Catatan(..., 4d4, 5s1); Mo(..., 4d5, 5s1); Ru(..., 4d7, 5s1); Rh(..., 4d8, 5s1); Pd(..., 4d10, 5s0); Agustus(..., 4d10, 5s1); La(..., 5d1, 6s2); Ce(..., 4f1, 5d1, 6s2); Tuhan(..., 4f7, 5d1, 6s2); Au(..., 5d10, 6s1); Ac(..., 6d1, 7s2); Th(..., 6d2, 7s2); Pa(..., 5f2, 6d1, 7s2); kamu(..., 5f3, 6d1, 7s2); Np(..., 5f4, 6d1, 7s2) dan Cm(..., 5f7, 6d1, 7s2).
   • Untuk mencari nomor atom suatu atom jika ditulis dalam bentuk konfigurasi elektron, cukup jumlahkan semua bilangan setelah huruf (s, p, d, dan f). Cara ini hanya berlaku untuk atom netral, jika Anda berurusan dengan ion, cara ini tidak akan berhasil - Anda harus menambah atau mengurangi jumlah elektron yang berlebih atau hilang.
   • Angka yang mengikuti huruf tersebut adalah superskrip, jangan sampai salah dalam ujian.
   • Tidak ada stabilitas sublevel "setengah penuh". Ini adalah penyederhanaan. Stabilitas apa pun yang dikaitkan dengan sublevel "terisi setengah" disebabkan oleh fakta bahwa setiap orbital ditempati oleh satu elektron, sehingga meminimalkan tolakan antar elektron.
   • Setiap atom cenderung ke keadaan stabil, dan konfigurasi paling stabil memiliki sublevel s dan p yang terisi (s2 dan p6). Gas mulia memiliki konfigurasi seperti ini sehingga jarang bereaksi dan terletak di sebelah kanan tabel periodik. Oleh karena itu, jika suatu konfigurasi berakhir pada 3p 4, maka diperlukan dua elektron untuk mencapai keadaan stabil (kehilangan enam elektron, termasuk elektron sublevel s, memerlukan lebih banyak energi, sehingga kehilangan empat elektron lebih mudah). Dan jika konfigurasinya berakhir pada 4d 3, maka untuk mencapai keadaan stabil perlu kehilangan tiga elektron. Selain itu, sublevel yang terisi setengah (s1, p3, d5..) lebih stabil dibandingkan, misalnya, p4 atau p2; namun, s2 dan p6 akan lebih stabil.
   • Jika Anda berurusan dengan ion, ini berarti jumlah proton tidak sama dengan jumlah elektron. Muatan atom dalam hal ini akan digambarkan di kanan atas (biasanya) simbol kimia. Oleh karena itu, atom antimon dengan muatan +2 memiliki konfigurasi elektron 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 3d 10 4p 6 5s 2 4d 10 5p 1 . Perhatikan bahwa 5p 3 telah berubah menjadi 5p 1 . Hati-hati bila konfigurasi atom netral berakhir pada sublevel selain s dan p. Saat Anda mengambil elektron, Anda hanya dapat mengambilnya dari orbital valensi (orbital s dan p). Oleh karena itu, jika konfigurasi diakhiri dengan 4s 2 3d 7 dan atom menerima muatan +2, maka konfigurasi tersebut akan diakhiri dengan 4s 0 3d 7. Harap dicatat bahwa 3d 7 Bukan perubahan, elektron dari orbital s malah hilang.
   • Ada kondisi ketika sebuah elektron dipaksa untuk "berpindah ke tingkat energi yang lebih tinggi". Ketika suatu sublevel kekurangan satu elektron untuk menjadi setengah atau penuh, ambil satu elektron dari sublevel s atau p terdekat dan pindahkan ke sublevel yang membutuhkan elektron.
   • Ada dua opsi untuk merekam konfigurasi elektronik. Mereka dapat ditulis dalam urutan angka tingkat energi atau dalam urutan pengisian orbital elektron, seperti yang ditunjukkan di atas untuk erbium.
   • Anda juga dapat menulis konfigurasi elektronik suatu unsur dengan hanya menuliskan konfigurasi valensinya, yang mewakili sublevel s dan p terakhir. Jadi, konfigurasi valensi antimon adalah 5s 2 5p 3.
   • Ion tidak sama. Jauh lebih sulit dengan mereka. Lewati dua level dan ikuti pola yang sama tergantung dari mana Anda memulai dan seberapa besar jumlah elektronnya.

Mari kita cari tahu cara membuat rumus elektronik suatu unsur kimia. Pertanyaan ini penting dan relevan, karena memberikan gambaran tidak hanya tentang struktur, tetapi juga sifat fisik dan kimia yang diharapkan dari atom yang bersangkutan.

Aturan kompilasi

Untuk menyusun rumus grafis dan elektronik suatu unsur kimia, diperlukan pemahaman tentang teori struktur atom. Pertama-tama, ada dua komponen utama atom: inti dan elektron negatif. Inti atom terdiri dari neutron yang tidak bermuatan, serta proton yang bermuatan positif.

Membahas cara menyusun dan menentukan rumus elektronik suatu unsur kimia, kita perhatikan bahwa untuk mengetahui jumlah proton dalam inti atom, diperlukan sistem periodik Mendeleev.

Jumlah suatu unsur sesuai dengan jumlah proton yang terdapat dalam intinya. Jumlah periode di mana atom berada mencirikan jumlah lapisan energi tempat elektron berada.

Untuk menentukan jumlah neutron yang tidak bermuatan listrik, nomor urutnya (jumlah proton) perlu dikurangi dari massa relatif atom suatu unsur.

instruksi

Untuk memahami cara menyusun rumus elektronik suatu unsur kimia, pertimbangkan aturan untuk mengisi sublevel dengan partikel negatif, yang dirumuskan oleh Klechkovsky.

Tergantung stok apa energi bebas memiliki orbital bebas, suatu deret disusun yang mencirikan urutan tingkat pengisian dengan elektron.

Setiap orbital hanya berisi dua elektron, yang tersusun dalam spin antiparalel.

Untuk menyatakan struktur kulit elektron, digunakan rumus grafik. Seperti apa rumus elektronik atom unsur kimia? Bagaimana cara membuat opsi grafis? Pertanyaan-pertanyaan ini termasuk dalam kursus kimia sekolah, jadi kami akan membahasnya lebih detail.

Ada matriks (basis) tertentu yang digunakan dalam penyusunan rumus grafik. Orbital s dicirikan oleh hanya satu sel kuantum, di mana dua elektron terletak saling berhadapan. Mereka ditunjukkan secara grafis dengan panah. Untuk orbital p digambarkan tiga sel, masing-masing juga mengandung dua elektron, orbital d berisi sepuluh elektron, dan orbital f diisi dengan empat belas elektron.

Contoh penyusunan rumus elektronik

Mari kita lanjutkan pembicaraan tentang cara menyusun rumus elektronik suatu unsur kimia. Misalnya, Anda perlu membuat rumus grafis dan elektronik untuk unsur mangan. Pertama, mari kita tentukan posisi unsur ini dalam tabel periodik. Ia mempunyai nomor atom 25, jadi jumlah elektron dalam atomnya adalah 25. Mangan adalah unsur periode keempat dan karenanya memiliki empat tingkat energi.

Bagaimana cara menulis rumus elektronik suatu unsur kimia? Kami menuliskan tanda elemen, serta nomor serinya. Dengan menggunakan aturan Klechkovsky, kami mendistribusikan elektron ke tingkat dan sublevel energi. Kami menempatkannya secara berurutan pada tingkat pertama, kedua, dan ketiga, menempatkan dua elektron di setiap sel.

Selanjutnya kita jumlahkan sehingga didapat 20 buah. Tiga tingkat terisi penuh dengan elektron, dan hanya lima elektron yang tersisa di tingkat keempat. Mengingat setiap jenis orbital memiliki cadangan energinya sendiri, kami mendistribusikan elektron yang tersisa ke sublevel 4s dan 3d. Hasilnya, rumus grafik elektronik atom mangan yang sudah jadi memiliki bentuk sebagai berikut:

1s2 / 2s2, 2p6 / 3s2, 3p6 / 4s2, 3d3

Signifikansi praktis

Dengan menggunakan rumus grafik elektron, Anda dapat dengan jelas melihat jumlah elektron bebas (tidak berpasangan) yang menentukan valensi suatu unsur kimia tertentu.

Kami menawarkan algoritme tindakan umum yang dapat digunakan untuk membuat rumus grafik elektron untuk atom apa pun yang terletak di tabel periodik.

Pertama-tama, perlu menentukan jumlah elektron menggunakan tabel periodik. Nomor periode menunjukkan jumlah tingkat energi.

Kepemilikan suatu golongan tertentu dikaitkan dengan jumlah elektron yang terletak pada tingkat energi terluar. Level-level tersebut dibagi menjadi beberapa sublevel dan diisi dengan mempertimbangkan aturan Klechkovsky.

Kesimpulan

Untuk menentukan kemungkinan valensi suatu unsur kimia dalam tabel periodik, perlu dibuat rumus grafik elektronik atomnya. Algoritma yang diberikan di atas akan memungkinkan Anda untuk mengatasi tugas tersebut, menentukan kemungkinan bahan kimia dan properti fisik atom.

Kembali