Den kompakte eller kerneelektronkonfiguration er en, hvis kvantenotationer for antallet af elektroner og deres energisubniveauer er forkortet med ædelgassymbolerne i parentes. Det er meget nyttigt, når man skriver elektroniske konfigurationer til et bestemt element, da det er enkelt og hurtigt.
Ordet 'kerne' henviser normalt til de indre elektroniske skaller i et atom; det vil sige dem, hvor deres elektron ikke er i valens og derfor ikke deltager i den kemiske binding, selvom de definerer elementets egenskaber. Metaforisk set ville kernen være det indre af løgen, med dens lag sammensat af en række orbitaler, der øges i energi.
Elektroniske konfigurationer forkortet med ædelgas-symbolerne. Kilde: Gabriel Bolívar.
Billedet ovenfor viser de kemiske symboler for fire af de ædelgasser i parentes og med forskellige farver: (grøn), (rød), (lilla) og (blå).
Hver af de stiplede rammer indeholder kasser, der repræsenterer orbitaler. Jo større de er, jo større er antallet af elektroner, de indeholder; hvilket igen vil betyde, at de elektroniske konfigurationer af flere elementer kan forenkles med disse symboler. Dette sparer tid og energi ved at skrive alle notationer.
Byg orden
Før du bruger kerneelektronkonfigurationer, er det en god ide at gennemgå den rigtige rækkefølge til at opbygge eller skrive sådanne konfigurationer. Dette styres i henhold til regel om diagonaler eller Moeller-diagram (kaldes nogle dele regnmetoden). Når dette diagram er ved hånden, er kvantenotationerne som følger:
1s 2s 2p 3s 3p 4s 3d 4p 5s 4d 5p 6s 4f 5d 6p 7s 5f 6d 7p
Denne streng af kvantenotationer ser anstrengende ud; og det ville være endnu mere, hvis det skulle skrives hver gang elektronkonfigurationen af ethvert element, der findes i periode 5 og fremover, skulle repræsenteres. Bemærk også, at strengen er tom for elektroner; der er ingen tal i de øverste højre vinkler (1s 2 2s 2 2p 6…).
Det skal huskes, at s orbitaler kan "huse" to elektroner (ns 2). P orbitaler er i alt tre (se på de tre bokse ovenfor), så de kan rumme seks elektroner (np 6). Og endelig er d orbitalerne fem, og f er syv, der har i alt henholdsvis ti (nd 10) og fjorten (nf 14) elektroner.
Elektronisk konfigurationsforkortelse
Når det er sagt, fortsætter vi med at udfylde den forrige række af kvantenotationer med elektroner:
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
Hvor mange elektroner er der i alt? 118. Og til hvilket element svarer et så stort antal elektroner til dets atom? Til ædelgas oganeson, Og.
Antag, at der er et element med et kvantetal Z lig med 119. Derefter ville dens valenselektronkonfiguration være 8s 1; men hvad ville dens komplette elektroniske konfiguration være?
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 8s 1
Og hvad ville din elektroniske kernekonfiguration være, den kompakte? Er:
8s 1
Bemærk den åbenlyse forenkling eller forkortelse. I symbolet tælles alle de 118 ovennævnte elektroner, så dette usikre element har 119 elektroner, hvoraf kun en er af valens (det vil være placeret under francium i den periodiske tabel).
eksempler
generel
Antag nu, at du gradvist ønsker at gøre forkortelsen:
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
Bemærk, at 1s 2 blev erstattet af. Den næste ædelgas er neon, der har 10 elektroner. Når man ved dette, fortsætter forkortelsen:
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
Derefter følger argon med 18 elektroner:
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
Fordi den næste ædelgas er krypton, forkortes forkortelsen af yderligere 36 elektroner:
5s 2 4d 10 5p 6 6s 2 4f 14 5d 10 6p 6 7s 2 5f 14 6d 10 7p 6
Xenon har 54 elektroner, og derfor flytter vi forkortelsen til 5p-orbitalen:
6s 2 4f 14 5d 10 6p 6 7s 2 5f 14 6d 10 7p 6
I øjeblikket har du bemærket, at elektronkonfigurationen altid er forkortet til np-orbitalen; det vil sige, de ædelgasser har disse orbitaler fyldt med elektroner. Og til sidst følger radon med 86 elektroner, så vi forkortes til 6p-orbitalen:
7s 2 5f 14 6d 10 7p 6
Ilt
Oxygen har otte elektroner, hvor dens komplette elektroniske konfiguration er:
1s 2 2s 2 2p 4
Den eneste forkortelse, vi kan bruge, er for 1s 2. Således bliver din elektroniske kernekonfiguration:
2s 2 2p 4
Kalium
Kalium har 19 elektroner, hvor dens komplette elektroniske konfiguration er:
1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 1
Bemærk, at vi kan bruge symbolet til at forkorte denne konfiguration; såvel som og. Sidstnævnte er den, der bruges, fordi argon er den ædel gas, der kommer tættest på kalium. Så din kerneelektronikkonfiguration ser ud:
4s 1
indiske
Indium har 42 elektroner, hvor den komplette elektroniske konfiguration er:
1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 3d 10 4p 6 5s 2 4d 10 5p 1
Da krypton er den nærmeste ædelgas, der går forud for indium, bruges symbolet til forkortelsen, og vi har dens kerneelektronkonfiguration:
5s 2 4d 10 5p 1
Selvom 4d-orbitaler ikke formelt hører til indiumkernen, er deres elektroner ikke involveret (i det mindste under normale betingelser) i dens metalliske binding, men snarere dem fra 5'erne og 5p-orbitaler.
Wolfram
Wolfram (eller wolfram) har 74 elektroner, og dens komplette elektronkonfiguration er:
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 4
Igen ser vi efter den nærmeste ædelgas, der går foran den. I dit tilfælde svarer det til xenon, som har fulde 5p orbitaler. Så vi erstatter strengen med kvantenotationer med symbolet, og vi har endelig dens kerneelektronkonfiguration:
6s 2 4f 14 5d 4
Referencer
- Shiver & Atkins. (2008). Uorganisk kemi. (Fjerde udgave). Mc Graw Hill.
- Whitten, Davis, Peck & Stanley. (2008). Kemi (8. udgave). CENGAGE Læring.
- Pat Thayer. (2016). Elektronkonfigurationsdiagrammer. Gendannet fra: chemistryapp.org
- Helmenstine, Anne Marie, ph.d. (05. december 2018). Noble Gas Core Definition. Gendannes fra: thoughtco.com/
- Wikipedia. (2019). Elektronisk konfiguration. Gendannet fra: es.wikipedia.org