NộI Dung
Các sơ đồ quỹ đạo điện tử và cấu hình bằng văn bản cho bạn biết quỹ đạo nào được lấp đầy và phần nào được lấp đầy cho bất kỳ nguyên tử nào. Số lượng electron hóa trị tác động đến tính chất hóa học của chúng, và thứ tự và tính chất cụ thể của quỹ đạo rất quan trọng trong vật lý, vì vậy nhiều học sinh phải nắm bắt được những điều cơ bản. Tin tốt là các sơ đồ quỹ đạo, cấu hình electron (cả ở dạng tốc ký và dạng đầy đủ) và sơ đồ chấm cho các electron thực sự dễ hiểu một khi bạn nắm bắt được một vài điều cơ bản.
TL; DR (Quá dài; Không đọc)
Cấu hình electron có định dạng: 1s2 2s2 2p6 . Số đầu tiên là số lượng tử chính (n) và chữ cái biểu thị giá trị của l (số lượng tử động lượng góc; 1 = s, 2 = p, 3 = d và 4 = f) cho quỹ đạo và số siêu ký tự cho biết bạn có bao nhiêu electron trong quỹ đạo đó. Các sơ đồ quỹ đạo sử dụng cùng một định dạng cơ bản, nhưng thay vì số cho các electron, chúng sử dụng các mũi tên ↑ và ,, cũng như cho mỗi quỹ đạo của riêng nó, để biểu diễn các spin của các electron.
Cấu hình điện tử
Các cấu hình electron được thể hiện thông qua một ký hiệu trông như thế này: 1s2 2s2 2p1. Tìm hiểu ba phần chính của ký hiệu này để hiểu cách thức hoạt động của nó. Số đầu tiên cho bạn biết mức năng lượng của người dùng, người hay số lượng tử chính (n). Chữ cái thứ hai cho bạn biết giá trị của (l), số lượng tử động lượng góc. Với l = 1, chữ cái là s, với l = 2, nó p, với l = 3, nó d, với l = 4, nó F và đối với các số cao hơn, nó tăng theo thứ tự abc từ thời điểm này.Hãy nhớ rằng các quỹ đạo của s chứa tối đa hai electron, p quỹ đạo tối đa là sáu, d tối đa là 10 và f tối đa là 14.
Nguyên lý Aufbau cho bạn biết rằng các quỹ đạo năng lượng thấp nhất sẽ lấp đầy trước, nhưng thứ tự cụ thể không phải là tuần tự theo cách mà dễ dàng ghi nhớ. Xem Tài nguyên cho một sơ đồ hiển thị thứ tự điền. Lưu ý rằng cấp n = 1 chỉ có quỹ đạo s, cấp n = 2 chỉ có quỹ đạo s và p và cấp n = 3 chỉ có quỹ đạo s, p và d.
Các quy tắc này rất dễ làm việc, vì vậy ký hiệu cho cấu hình của scandium là:
1 giây2 2s2 2p6 3s2 3p6 4 giây2 3d1
Điều đó cho thấy toàn bộ cấp độ n = 1 và n = 2 đã đầy, cấp độ n = 4 đã được bắt đầu, nhưng vỏ 3d chỉ chứa một điện tử, trong khi nó có công suất tối đa là 10. Điện tử này là điện tử hóa trị.
Xác định một nguyên tố từ ký hiệu bằng cách đơn giản là đếm các electron và tìm ra nguyên tố có số nguyên tử phù hợp.
Ký hiệu viết tắt cho cấu hình
Viết ra mỗi quỹ đạo cho các yếu tố nặng hơn là tẻ nhạt, vì vậy các nhà vật lý thường sử dụng một ký hiệu tốc ký. Điều này hoạt động bằng cách sử dụng các khí hiếm (ở cột ngoài cùng bên phải của bảng tuần hoàn) làm điểm bắt đầu và thêm các quỹ đạo cuối cùng vào chúng. Vì vậy, scandium có cấu hình tương tự như argon, ngoại trừ với các electron ở hai quỹ đạo phụ. Do đó, hình thức tốc ký là:
4 giây2 3d1
Bởi vì cấu hình của argon là:
= 1 giây2 2s2 2p6 3s2 3p6
Bạn có thể sử dụng điều này với bất kỳ nguyên tố nào ngoài hydro và helium.
Sơ đồ quỹ đạo
Các sơ đồ quỹ đạo giống như ký hiệu cấu hình vừa được giới thiệu, ngoại trừ các spin điện tử được chỉ định. Sử dụng nguyên tắc loại trừ Pauli và quy tắc Hund, để tìm ra cách điền đạn. Nguyên tắc loại trừ nói rằng không có hai electron có thể chia sẻ bốn số lượng tử giống nhau, về cơ bản dẫn đến các cặp trạng thái chứa các electron có spin ngược nhau. Quy tắc Hund tựa nói rằng cấu hình ổn định nhất là cấu hình có số vòng quay song song cao nhất có thể. Điều này có nghĩa là khi viết sơ đồ quỹ đạo cho các vỏ hoàn toàn một phần, hãy điền vào tất cả các electron quay tròn trước khi thêm bất kỳ electron quay xuống nào.
Ví dụ này cho thấy các sơ đồ quỹ đạo hoạt động như thế nào, sử dụng argon làm ví dụ:
3p ↑ ↓ ↓
3s ↑ ↓
2p ↑ ↓ ↑ ↓ ↓
2s ↑ ↓
1s ↑ ↓
Các electron được biểu thị bằng các mũi tên, cũng chỉ ra các spin của chúng và ký hiệu bên trái là ký hiệu cấu hình electron tiêu chuẩn. Lưu ý rằng các quỹ đạo năng lượng cao hơn nằm ở trên cùng của sơ đồ. Đối với lớp vỏ đầy đủ một phần, quy tắc Hund chanh yêu cầu họ phải điền theo cách này (sử dụng nitơ làm ví dụ).
2p ↑ ↑ ↑
2s ↑ ↓
1s ↑ ↓
Sơ đồ chấm
Sơ đồ chấm rất khác với sơ đồ quỹ đạo, nhưng chúng vẫn rất dễ hiểu. Chúng bao gồm ký hiệu cho nguyên tố ở trung tâm, được bao quanh bởi các chấm chỉ số lượng electron hóa trị. Ví dụ, carbon có bốn electron hóa trị và ký hiệu C, vì vậy nó được biểu diễn dưới dạng:
∙
C
∙
Và oxy (O) có sáu, vì vậy nó được biểu diễn dưới dạng:
∙
∙∙ O
∙∙
Khi các electron được chia sẻ giữa hai nguyên tử (liên kết cộng hóa trị), các nguyên tử chia sẻ dấu chấm trong sơ đồ theo cùng một cách. Điều này làm cho cách tiếp cận rất hữu ích để hiểu liên kết hóa học.