การกำหนดค่าเคอร์เนลอิเล็กทรอนิกส์: การก่อสร้างตัวอย่าง - เคมี

โครงร่างอิเล็กตรอนขนาดกะทัดรัดหรือเคอร์เนลคือรูปแบบที่มีสัญกรณ์ควอนตัมสำหรับจำนวนอิเล็กตรอนและระดับพลังงานย่อยของพวกมันถูกย่อด้วยสัญลักษณ์ก๊าซมีตระกูลในวงเล็บ มีประโยชน์มากเมื่อเขียนการกำหนดค่าอิเล็กทรอนิกส์สำหรับองค์ประกอบบางอย่างเนื่องจากง่ายและรวดเร็ว

คำว่า 'เคอร์เนล' มักจะหมายถึงเปลือกอิเล็กทรอนิกส์ภายในของอะตอม กล่าวคือผู้ที่อิเล็กตรอนไม่ได้มีความจุจึงไม่มีส่วนร่วมในพันธะเคมีแม้ว่าจะกำหนดคุณสมบัติขององค์ประกอบก็ตาม เมื่อพูดในเชิงเปรียบเทียบเคอร์เนลจะอยู่ภายในของหัวหอมโดยชั้นของมันประกอบด้วยออร์บิทัลที่มีพลังงานเพิ่มขึ้น

การกำหนดค่าอิเล็กทรอนิกส์ย่อด้วยสัญลักษณ์ก๊าซมีตระกูล ที่มา: Gabriel Bolívar

ภาพด้านบนแสดงสัญลักษณ์ทางเคมีของก๊าซมีตระกูลสี่ชนิดในวงเล็บและมีสีต่างกัน: (เขียว) (แดง) (ม่วง) และ (น้ำเงิน)

กรอบประแต่ละอันประกอบด้วยกล่องที่แสดงถึงวงโคจร ยิ่งมีขนาดใหญ่เท่าใดอิเล็กตรอนก็จะมีจำนวนมากขึ้นเท่านั้น ซึ่งจะหมายความว่าการกำหนดค่าอิเล็กทรอนิกส์ขององค์ประกอบเพิ่มเติมสามารถทำให้ง่ายขึ้นด้วยสัญลักษณ์เหล่านี้ ซึ่งจะช่วยประหยัดเวลาและพลังงานในการเขียนสัญกรณ์ทั้งหมด

สร้างคำสั่งซื้อ

ก่อนที่จะใช้การกำหนดค่าอิเล็กตรอนของเคอร์เนลคุณควรตรวจสอบลำดับที่ถูกต้องในการสร้างหรือเขียนการกำหนดค่าดังกล่าว สิ่งนี้อยู่ภายใต้กฎของเส้นทแยงมุมหรือ Moeller diagram (ในบางส่วนเรียกว่า rain method) เมื่อมีแผนภาพนี้อยู่ในมือสัญกรณ์ควอนตัมมีดังนี้:

1s 2s 2p 3s 3p 4s 3d 4p 5s 4d 5p 6s 4f 5d 6p 7s 5f 6d 7p

สัญกรณ์ควอนตัมสตริงนี้ดูมีพลัง และมันจะยิ่งกว่านั้นถ้าต้องเขียนทุกครั้งที่มีการแสดงโครงร่างอิเล็กตรอนขององค์ประกอบใด ๆ ที่พบในคาบ 5 เป็นต้นไป โปรดทราบด้วยว่าสตริงว่างเปล่าของอิเล็กตรอน ไม่มีตัวเลขที่มุมขวาบน (1s ² 2s ² 2p ⁶ …)

ควรจำไว้ว่าวงโคจรของ s สามารถ "บ้าน" สองอิเล็กตรอน (ns ² ) ได้ p ออร์บิทัลมีทั้งหมดสามวง (ดูสามกล่องด้านบน) ดังนั้นจึงสามารถรองรับอิเล็กตรอนได้หกตัว (np ⁶ ) และในที่สุด d ออร์บิทัลคือห้าและ f คือเจ็ดมีอิเล็กตรอนทั้งหมดสิบ (nd ¹⁰ ) และสิบสี่ (nf ¹⁴ ) ตามลำดับ

ตัวย่อการกำหนดค่าอิเล็กทรอนิกส์

ดังที่ได้กล่าวไว้ข้างต้นเราดำเนินการเติมสัญกรณ์ควอนตัมแถวก่อนหน้าด้วยอิเล็กตรอน:

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

มีอิเล็กตรอนทั้งหมดกี่ตัว? 118. และอิเล็กตรอนจำนวนมหาศาลดังกล่าวไปอยู่ในอะตอมของธาตุใด? ถึงขุนนางแก๊ส oganeson, Og.

สมมติว่ามีองค์ประกอบที่มีเลขควอนตัม Z เท่ากับ 119 จากนั้นการกำหนดค่าเวเลนซ์อิเล็กตรอนของมันจะเป็น 8s ¹ ; แต่การกำหนดค่าอิเล็กทรอนิกส์ที่สมบูรณ์จะเป็นอย่างไร

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

แล้วการกำหนดค่าเคอร์เนลอิเล็กทรอนิกส์ของคุณจะเป็นแบบใดขนาดกะทัดรัด? คือ:

8 วินาที¹

สังเกตการทำให้เข้าใจง่ายหรือตัวย่อที่ชัดเจน ในสัญลักษณ์ทั้งหมด 118 อิเล็กตรอนที่เขียนไว้ข้างต้นจะถูกนับดังนั้นองค์ประกอบที่ไม่แน่นอนนี้จึงมีอิเล็กตรอน 119 อิเล็กตรอนซึ่งมีเพียงตัวเดียวเท่านั้นที่มีความจุ (จะอยู่ด้านล่างแฟรนเซียมในตารางธาตุ)

ตัวอย่าง

ทั่วไป

สมมติว่าตอนนี้คุณต้องการสร้างตัวย่อแบบก้าวหน้า:

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

โปรดทราบว่า 1s ²ถูกแทนที่ด้วย ก๊าซมีตระกูลถัดไปคือนีออนซึ่งมีอิเล็กตรอน 10 ตัว เมื่อรู้สิ่งนี้คำย่อจะดำเนินต่อไป:

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

จากนั้นอาร์กอนจะตามด้วยอิเล็กตรอน 18 ตัว:

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

เนื่องจากก๊าซมีตระกูลถัดไปคือคริปทอนตัวย่อจึงก้าวหน้าด้วยอิเล็กตรอนอีก 36 ตัว:

5s ² 4d ¹⁰ 5p ⁶ 6s ² 4f ¹⁴ 5d ¹⁰ 6p ⁶ 7s ² 5f ¹⁴ 6d ¹⁰ 7p ⁶

ซีนอนมีอิเล็กตรอน 54 ตัวดังนั้นเราจึงย้ายตัวย่อไปที่ออร์บิทัล 5p:

6s ² 4f ¹⁴ 5d ¹⁰ 6p ⁶ 7s ² 5f ¹⁴ 6d ¹⁰ 7p ⁶

ถึงตอนนี้คุณจะสังเกตเห็นว่าการกำหนดค่าอิเล็กตรอนนั้นย่อมาจาก np orbital เสมอ นั่นคือก๊าซมีตระกูลมีออร์บิทัลเหล่านี้เต็มไปด้วยอิเล็กตรอน และสุดท้ายเรดอนตามด้วย 86 อิเล็กตรอนดังนั้นเราจึงย่อเป็นวงโคจร 6p:

7s ² 5f ¹⁴ 6d ¹⁰ 7p ⁶

ออกซิเจน

ออกซิเจนมีอิเล็กตรอนแปดตัวการกำหนดค่าอิเล็กทรอนิกส์ที่สมบูรณ์คือ:

1s ² 2s ² 2p ⁴

อักษรย่อเดียวที่เราสามารถใช้สำหรับ 1s 2ดังนั้นการกำหนดค่าเคอร์เนลอิเล็กทรอนิกส์ของคุณจะกลายเป็น:

2s ² 2p ⁴

โพแทสเซียม

โพแทสเซียมมีอิเล็กตรอนสิบเก้าตัวการกำหนดค่าอิเล็กทรอนิกส์ที่สมบูรณ์คือ:

1s ² 2s ² 2p ⁶ 3s ² 3p ⁶ 4s ¹

โปรดทราบว่าเราสามารถใช้สัญลักษณ์เพื่อย่อการกำหนดค่านี้ได้ เช่นเดียวกับและ. อย่างหลังเป็นก๊าซที่ใช้เนื่องจากอาร์กอนเป็นก๊าซมีตระกูลที่เข้ามาใกล้โพแทสเซียมมากที่สุด ดังนั้นการกำหนดค่าอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์เคอร์เนลของคุณจึงมีลักษณะดังนี้:

4 วินาที¹

ชาวอินเดีย

อินเดียมมีอิเล็กตรอนสี่สิบเก้าตัวการกำหนดค่าอิเล็กทรอนิกส์ที่สมบูรณ์คือ:

1s ² 2s ² 2p ⁶ 3s ² 3p ⁶ 4s ² 3d ¹⁰ 4p ⁶ 5s ² 4d ¹⁰ 5p ¹

เนื่องจากคริปทอนเป็นก๊าซมีตระกูลที่ใกล้เคียงที่สุดก่อนอินเดียมสัญลักษณ์นี้จึงใช้เป็นตัวย่อและเรามีการกำหนดค่าอิเล็กตรอนของเคอร์เนล:

5s ² 4d ¹⁰ 5p ¹

แม้ว่าออร์บิทัล 4d จะไม่ได้เป็นของเคอร์เนลอินเดียมอย่างเป็นทางการ แต่อิเล็กตรอนของพวกมันก็ไม่มีส่วนเกี่ยวข้อง (อย่างน้อยก็ภายใต้สภาวะปกติ) ในพันธะโลหะของมัน แต่เป็นของวงโคจร 5s และ 5p

ทังสเตน

ทังสเตน (หรือวุลแฟรม) มีอิเล็กตรอน 74 ตัวและโครงร่างของอิเล็กตรอนที่สมบูรณ์คือ:

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

อีกครั้งเรามองหาก๊าซมีตระกูลที่ใกล้เคียงที่สุดซึ่งนำหน้ามัน ในกรณีของคุณมันสอดคล้องกับซีนอนซึ่งมีวงโคจร 5p เต็ม ดังนั้นเราจึงแทนที่สตริงของสัญกรณ์ควอนตัมด้วยสัญลักษณ์และในที่สุดเราก็จะมีการกำหนดค่าอิเล็กตรอนของเคอร์เนล:

6s ² 4f ¹⁴ 5d ⁴

อ้างอิง

ตัวสั่นและแอตกินส์ (2008) เคมีอนินทรีย์. (พิมพ์ครั้งที่สี่). Mc Graw Hill
Whitten, Davis, Peck & Stanley (2008) เคมี (ฉบับที่ 8) CENGAGE การเรียนรู้
แพทเทเยอร์. (2016) แผนภาพการกำหนดค่าอิเล็กตรอน ดึงมาจาก: chemistryapp.org
Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. (05 ธันวาคม 2561). นิยามของ Noble Gas Core ดึงมาจาก: thoughtco.com/
วิกิพีเดีย (2019) การกำหนดค่าอิเล็กทรอนิกส์ สืบค้นจาก: es.wikipedia.org

การกำหนดค่าเคอร์เนลอิเล็กทรอนิกส์: การก่อสร้างตัวอย่าง - เคมี - 2025