Elektronjaotus on keemia ja füüsika põhimõiste ning selle omandamine nõuab aluspõhimõtete head mõistmist. Oma teadmiste testimiseks ja oskuste tugevdamiseks oleme koostanud 12 elektronjaotuse harjutust. Selles artiklis uurime igaüht neist harjutustest üksikasjalikult, keskendudes nende praktilisele rakendusele ja pakkudes selgeid ja kokkuvõtlikke selgitusi lahenduse kohta. Ole valmis proovile panema oma arusaama sellest võtmeteemast ja parandama oma elektronjaotuse oskusi!
1. Sissejuhatus elektronjaotusse kvantteoorias
Elektronide jaotus kvantteoorias on põhimõiste, et mõista, kuidas elektronid aatomi tuuma ümber paiknevad. Selles osas uurime selle teema põhiprintsiipe ja õpime, kuidas neid erinevatel juhtudel rakendada.
Elektronjaotuse mõistmise esimene samm on Pauli välistamisprintsiibi mõistmine, mis väidab, et ühes aatomis ei saa kahel elektronil olla täpselt sama kvantarvude komplekt. See tähendab, et elektronid peavad aatomis hõivama erinevaid energiatasemeid ja alamtasemeid.
Teiseks on oluline tutvuda Aufbau reegliga, mis määrab aatomi orbitaalide täitumise järjestuse. See reegel aitab meil määrata elektronide jaotumise järjekorda erinevate energiatasemete ja alamtasemete vahel. Näiteks teame, et 1. tase täidetakse enne 2. taset ja nii edasi.
2. Elektronjaotuse põhimõisted keemias
Elektronide jaotus keemias on oluline vahend aatomite ja molekulide struktuuri ja käitumise mõistmiseks. See jaotus määrab, kuidas elektronid on aatomituuma ümber organiseeritud, järgides teatud reegleid ja põhimõtteid. Selles osas uurime mõningaid elektronide jaotuse põhimõisteid keemias.
Üks elektronide jaotuse põhimõisteid on Aufbau printsiip, mis väidab, et elektronid lisatakse esmalt madalama energiaga orbitaalidele, enne kui nad täidavad kõrgema energiaga orbitaalid. See tähendab, et elektronid täituvad energia suurenemise järjekorras, järgides orbitaaliskeemi ja austades Hundi reeglit, mis sätestab, et elektronid täidavad orbiite individuaalselt ja paralleelselt enne paardumist.
Aatomi elektronjaotuse kujutamiseks kasutatakse elektronkonfiguratsiooni, mis näitab, kuidas elektronid on jaotunud erinevate energiatasemete ja alamtasemete vahel. Näiteks hapnikuaatomi elektronkonfiguratsioon on 1s² 2s² 2p⁴, mis näitab, et sellel on kaks elektroni 2s tasemel, kaks elektroni 1s tasemel ja neli elektroni 2p tasemel.
3. Mis on elektroonilise levitamise harjutused ja miks need on olulised?
Elektronide paigutuse harjutused on keemias põhivahend, et mõista, kuidas elektronid aatomis on organiseeritud. Need harjutused võimaldavad meil tuvastada iga elemendi elektronkonfiguratsiooni ja mõista, kuidas orbitaalid on elektronidega täidetud.
Elektronjaotus on oluline, sest see võimaldab meil ennustada elementide keemilisi ja füüsikalisi omadusi. Teades elemendi elektronkonfiguratsiooni, saame määrata selle reaktsioonivõimet, võimet moodustada keemilisi sidemeid ja käitumist erinevates keskkondades.
Nende ülesannete lahendamiseks on erinevaid meetodeid, kuid need kõik järgivad mitmeid ühiseid samme. Esiteks peate mõistma orbitaalide täitmise reegleid, näiteks Aufbau reeglit, Pauli välistamisprintsiipi ja Hundi reeglit. Seejärel korraldate elektronkonfiguratsiooni diagrammil või numbrite ja tähtede tähistuse abil. Lõpuks kontrollite, kas jaotus vastab täitmise reeglitele ja kas elektronide koguarv on õige.
4. Testi oma teadmisi: 12 e-jaotuse harjutust oma oskuste proovilepanekuks
Selles osas esitleme 12 keerulist elektronjaotuse harjutust, mis panevad proovile teie keemiaoskused. Igaüks neist harjutustest paneb teid proovile, et rakendaksite oma teadmisi elektronide jaotusest aatomi erinevatel tasemetel ja alamtasemetel. Need mitte ainult ei aita teil korrata põhimõisteid, vaid võimaldavad teil ka harjutada elektronjaotuse probleemide lahendamist. tõhusalt.
Iga harjutuse kohta anname teile samm-sammult üksikasjalikud juhised probleemi lahendamiseks. Samuti anname teile näpunäiteid ja näiteid, mis aitavad teil aru saada. Kui vajate e-levitamise põhitõdede kiiret ülevaadet, saate kasutada meie interaktiivseid õpetusi, mis annavad teemast täieliku ülevaate.
Lisaks soovitame elektronide jaotuse selgemaks visualiseerimiseks kasutada selliseid tööriistu nagu perioodilisustabelid ja Lewise diagrammid. Need tööriistad aitavad teil täpselt tuvastada elektronide arvu igal tasandil ja alamtasandil. Pidage meeles, et nende ülesannete lahendamise võti on iga aatomi elektronkonfiguratsiooni hoolikas analüüsimine ja Aufbau printsiibi, Hundi reegli ja maksimaalse spinnikordasuse reegli kehtestatud põhimõtete järgimine.
5. Harjutus 1: Vesiniku aatomi elektronjaotus
Selles harjutuses õpime, kuidas määrata vesiniku aatomi elektronjaotust. Elektronjaotus näitab, kuidas elektronid on jaotunud aatomi erinevate energiatasemete ja alamtasemete vahel. See on oluline vesiniku omaduste ja käitumise mõistmiseks.
Vesiniku aatomi elektronjaotuse määramiseks peame järgima mõnda sammu. Esiteks peame teadma vesiniku aatomnumbrit, mis on 1. Seejärel saame kasutada Aufbau reeglit, mis sätestab, et elektronid täidavad esmalt madalaimad energiatasemed, järgides Hundi maksimaalse paljususe printsiipi.
Alustame 1. taseme täitmisega, mis mahutab kuni kaks elektroni. Järgmine tase on 2. tase, mis mahutab samuti kuni kaks elektroni. Lõpuks, 2. tase mahutab kuni kaheksa elektroni. Selle teabe abil saame määrata vesinikuaatomi täieliku elektronjaotuse.
6. Harjutus 2: Süsiniku aatomi elektronjaotus
Süsiniku aatom on orgaanilise keemia üks olulisemaid elemente. Selle elektronjaotus määrab, kuidas süsiniku aatomid teiste elementidega kombineeruvad. Süsiniku aatomi elektronjaotuse määramiseks tuleb järgida teatud põhimõtteid. võtmesammud.
Esiteks on oluline meeles pidada, et süsinikuaatomil on kuus elektroni. Need elektronid on jaotunud erinevate energiatasemete vahel, mida nimetatakse kestadeks. Esimene energiatase ehk kest 6 mahutab kuni kaks elektroni. Teine energiatase ehk kest 1 mahutab kuni kaheksa elektroni. Süsinikuaatomi elektronjaotuse määramiseks tuleb need kestad täita energia suurenemise järjekorras.
Süsiniku aatomil on järgmine elektronide jaotus: 1s2 2s2 2p2See tähendab, et kaks esimest elektroni asuvad 2. kestal, 1s orbitaalil. Järgmised kaks elektroni asuvad 1. kestal, 2s orbitaalil. Kaks viimast elektroni asuvad 2. kestal, 2p orbitaalil. See elektronide jaotus näitab meile, kuidas elektronid süsinikuaatomi erinevates orbitaalides paiknevad.
7. Harjutus 3: Klooriiooni elektronjaotus
Klooriiooni elektronjaotuse määramiseks peame kõigepealt meeles pidama, et klooriioon Cl⁻ on saanud elektroni, mis tähendab, et on nüüd negatiivse laengu liig. See mõjutab elektronide jaotumist aatomi energiatasemete vahel. Allpool on samm-sammult juhend selle lahendamiseks see probleem:
1. Määrake kloori aatomnumber perioodilisustabelis. Kloori aatomnumber on 17, mis tähendab, et algses neutraalses olekus on sellel 17 elektroni.
2. Pärast elektroni lisandumist on klooril nüüd kokku 18 elektroni. Elektronide jaotuse määramiseks pidage meeles, et elektronid täidavad energiatasemeid kindlas järjekorras: 2, 8, 8, 1. See tähendab, et esimesed 2 elektroni täidavad energiataseme 1, järgmised 8 täidavad energiataseme 2, järgmised 8 täidavad energiataseme 3 ja viimane elektron hõivab energiataseme 4. Pane tähele, et kõrgemad energiatasemed asuvad tuumast kaugemal ja neil on suurem võime elektrone hoida.
3. Seega oleks klooriiooni elektronjaotus järgmine: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6See tulemus näitab, et klooril on kokku 18 elektroni, mis on jaotunud erinevatele energiatasemetele. Lisaks, muutudes iooniks laenguga -1, saavutab see suurema stabiilsuse tänu oma välimise energiataseme täielikule täitmisele.
8. Harjutus 4: Hapniku aatomi elektronjaotus
Hapniku aatomi aatomnumber on 8, mis näitab, et selle elektronkonfiguratsioonis on 8 elektroni. Hapniku aatomi elektronjaotuse määramiseks peame järgima samm-sammult protsessi. Esiteks peame meeles pidama, et elektronid on jaotatud erinevatele energiatasemetele, mida nimetatakse kestadeks. Esimene tuumale lähim kest mahutab kuni 2 elektroni, teine kuni 8 elektroni ja kolmas kuni 8 elektroni.
Hapniku aatomi puhul alustame tuumale lähima kesta täitmisega, mis on esimene kest. Sellele kestale paigutame 2 elektroni. Seejärel liigume järgmisele kestale ja paigutame ülejäänud 6 elektroni. See annab meile elektronjaotuse, kus esimesel kestal on 2 ja teisel kestal 6 elektroni. Üks viis selle esitamiseks on kirjutada hapniku elektronkonfiguratsioon kujul 1s2 2s2 2p4.
Hapniku aatomi elektronjaotust saab visualiseerida konfiguratsioonina, kus elektronid täidavad erinevaid kestasid ja alamkesti vastavalt Aufbau reeglile. Oluline on mainida, et see elektronjaotus aitab meil mõista, kuidas elektronide negatiivne laeng on hapnikuaatomis organiseeritud ja kuidas nad teiste aatomitega keemilistes sidemetes suhtlevad. Selle teabe omamine on oluline hapniku keemiliste mehhanismide ja omaduste mõistmiseks erinevates keemilistes reaktsioonides.
9. Harjutus 5: Rauaiooni (Fe2+) elektronjaotus
Selles harjutuses õpime, kuidas määrata rauaiooni (Fe2+) elektronjaotust. Raud on siirdeelement ja selle elektronkonfiguratsiooni saab määrata Aufbau reegli ja Pauli välistamisprintsiibi abil.
Alustuseks peame meeles pidama, et raua aatomnumber on 26, mis tähendab, et sellel on 26 elektroni. Kui see kaotab kaks elektroni, moodustades Fe2+ iooni, muutub selle elektronide jaotus.
Esimene samm on neutraalse raua aatomi elektronkonfiguratsiooni üleskirjutamine. Seda tehakse energiataseme diagrammi või Aufbau reegli abil. Neutraalse Fe elektronkonfiguratsioon on 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d6. Nüüd peame arvestama, et raud(II) ioon on kaotanud kaks elektroni, seega peame Pauli välistamisprintsiibi järgi eemaldama kõige välimised elektronid. Saadud elektronjaotus on 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d6. See elektronjaotus on raud(II) iooni elektronjaotus.
10. Harjutus 6: Kaltsiumiooni (Ca2+) elektronjaotus
Selles harjutuses analüüsite kaltsiumiiooni (Ca2+) elektronkonfiguratsiooni. Selle ülesande lahendamiseks peate mõistma kaltsiumi elektronkonfiguratsiooni ja seda, kuidas sellest saab positiivne ioon.
Kaltsiumi aatomnumber on 20, mis tähendab, et neutraalses olekus on sellel 20 elektroni. Kaltsiumi elektronkonfiguratsioon põhiolekus on 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2. Kui aga kaltsium kaotab kaks elektroni, moodustades Ca2+ iooni, siis selle elektronide jaotus muutub.
Kui kaotame 4s-kestalt kaks elektroni, muutub kaltsiumiiooni elektronjaotus kujule 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6. See tähendab, et kaltsiumiioonil on väärisgaasi argooni omaga sarnane elektronstruktuur. Selle elektronjaotuse mõistmise abil saame aru kaltsiumiiooni käitumisest ja omadustest keemilistes reaktsioonides ja selle interaktsioonis teiste keemiliste ainetega.
11. Harjutus 7: Lämmastikuaatomi elektronjaotus
Lämmastikuaatomi elektronide jaotuse ülesande lahendamiseks peame järgima mõnda olulist sammu. Esiteks on oluline meeles pidada, et lämmastikuaatomi aatomnumber on 7, mis tähendab, et sellel on 7 elektroni.
Järgmine samm on orbitaalide täitumise järjekorra kindlaksmääramine. Selleks kasutame Aufbau printsiipi, mis sätestab, et orbitaalid täituvad kasvava energia järjekorras. Seejärel jaotatakse elektronid orbitaalide vahel Aufbau printsiibi järgi, kuni kõik elektronid on ammendunud.
Lämmastiku puhul alustame 1s orbitaali täitmisega, mis mahutab maksimaalselt kaks elektroni. Seejärel täidame 2s orbitaali veel kahe elektroniga. Järgmisena täidame kolm p-orbitaali (2px, 2py ja 2pz) ülejäänud kolme elektroniga. Lõpuks kontrollime, kas oleme ära kasutanud kõik seitse saadaolevat elektroni ja täitnud kõik orbitaalid madalaimast kuni kõrgeima energiani.
12. Harjutus 8: Väävliaatomi elektronjaotus
Väävel on keemiline element aatomnumbriga 16 ja sümboliga S. Väävliaatomi elektronjaotuse määramiseks on vaja teada aatomi struktuuri ja elektronkonfiguratsiooni. Väävliaatomi elektronkonfiguratsioon saadakse Aufbau diagrammi reegli järgi, mis sätestab, et aatomi elektronid on täidetud energia suurenemise järjekorras.
Väävliaatomi elektronjaotuse määramise esimene samm on selle aatomnumbri määramine, mis antud juhul on 16. Seejärel tuleb elektronid määrata erinevatele energiatasemetele: 1. tase mahutab kuni 2 elektroni, 2. tase kuni 8 elektroni ja 3. tase kuni 6 elektroni. Selle reegli kohaselt määratakse elektronid kõrgeimast madalaima energiani, kuni aatomnumber on saavutatud.
Väävli puhul saab elektronide jaotust esitada järgmiselt: 1s22s22p63s23p4See näitab, et 1. tase sisaldab 2 elektroni, 2. tase sisaldab 8 elektroni, 3. tase sisaldab 2 elektroni s-alamtasemel ja 4 elektroni p-alamtasemel. Oluline on märkida, et elektronide arv igal tasemel peab võrduma elemendi aatomnumbriga.
13. Harjutus 9: Magneesiumiooni (Mg2+) elektronjaotus
Kui magneesiumioon (Mg2+) on moodustunud, on selle elektronjaotuse tundmine oluline, et paremini aru saada Tema omadused Kemikaalid. Elektronjaotus kirjeldab, kuidas elektronid on jaotunud aatomi või iooni erinevates kestades ja alamkestades. Magneesiumiiooni puhul saame selle elektronjaotuse määrata elektronkonfiguratsiooni konstrueerimise või saamise põhimõtte abil.
Magneesiumioonil (Mg2+) on positiivne laeng 2+, mis tähendab, et see on neutraalse magneesiumi aatomiga võrreldes kaotanud kaks elektroni. See tähendab, et tal on nüüd 10 elektroni algse 12 asemel. Mg2+ elektronjaotuse määramiseks peame need 10 elektroni määrama erinevatele kestadele ja alamkestadele vastavalt ehituspõhimõttele.
Alustame elektronide määramisest kõige sisemisele, esimesele kihile (n = 1). Kuna elektronid täituvad energia tõusvas järjekorras, määratakse esimene elektron 1s alamkihile. Seejärel määratakse järgmised kaheksa elektroni teisele kihile (n = 2), 2s ja 2p alamkihtidele. Kuna magneesiumioon on aga kaotanud kaks elektroni, on meil määrata ainult kaks elektroni. Need paigutatakse 2s alamkihile, jättes 2p alamkihi tühjaks. Seega on magneesiumiooni (Mg2+) elektronide jaotus 1s2 2s2.
14. Harjutus 10: Liitiumi aatomi elektronjaotus
Liitiumi aatomil on kindel elektronkonfiguratsioon, mis määrab elektronide jaotumise erinevate energiatasemete ja alamtasemete vahel. Selle elektronjaotuse määramiseks saame kasutada Aufbau reeglit, Hundi reeglit ja võrdse energia korral maksimaalse kordsuse reeglit.
Liitiumi aatomi elektronkonfiguratsiooni saab määrata järgmiste sammude abil:
1. Määrake liitiumi aatomnumber, mis on 3. See näitab, et liitiumi aatomil on kolm elektroni.
2. Leidke elektronid erinevatel energiatasanditel ja alamtasanditel. Esimene energiatase, mida tuntakse K-tasemena, mahutab maksimaalselt 2 elektroni, teine energiatase, mida tuntakse L-tasemena, aga maksimaalselt 8 elektroni.
3. Asetage elektronid esmalt K-kihile. Liitiumil on K-kihis üks elektron.
4. Asetage ülejäänud elektronid L-tasemele. Liitiumil on L-tasemel kaks elektroni.
5. Liitiumi aatomi elektronjaotus on 1s² 2s¹. See näitab, et liitiumil on üks elektron K-elektronkihis ja kaks elektroni L-elektronkihis.
Oluline on märkida, et liitiumi aatomi elektronjaotus järgib kvantmehaanika reegleid, mis näitavad, kuidas erinevad energiatasemed ja alamtasemed on täidetud. Liitiumi elektronkonfiguratsioon annab teavet selle elektronide jaotuse ja stabiilsuse kohta põhiolekus.
Lühidalt öeldes on esitatud elektronide jaotuse harjutused põhiline vahend oma teadmiste testimiseks ja tugevdamiseks selles keemia valdkonnas. Nende kaudu olete saanud võimaluse tutvuda reeglitega, mis reguleerivad elektronide jaotust aatomite erinevatel tasemetel ja alamtasemetel.
Neid ülesandeid lahendades olete saanud testida oma võimet rakendada elektronide jaotuse põhiprintsiipe, nagu Aufbau reegel, Pauli välistamisprintsiip ja Hundi reegel. Samuti olete õppinud perioodilisustabelit kasutama elektronide arvu määramiseks igal tasandil ja alamtasandil.
Oluline on rõhutada, et elektronide jaotus on keemiliste elementide omaduste ja käitumise mõistmiseks ülioluline. Nende harjutustega seotud kontseptsioonide ja oskuste omandamise abil olete valmis edendama oma arusaama aatomi struktuurist ja keemiast üldiselt.
Pea meeles, et järjepidev harjutamine ja harjutuste täitmine on teadmiste tugevdamise võti. Soovitame jätkata sarnaste harjutuste uurimist ja süveneda elektroonilise levitamisega seotud teistesse aspektidesse. See võimaldab sul oma oskusi täiendada ja luua valdkonnas kindla aluse. nii tähtis nagu keemia.
Kokkuvõtteks võib öelda, et nende elektroonilise levitamise harjutuste täitmine on andnud teile võimaluse proovile panna oma teadmised ja oskused selles üliolulises keemiavaldkonnas. Selle teema edasise harjutamise ja uurimisega olete teel elektroonilise levitamise eksperdiks saamise ja oma keemiaalaste teadmiste tugevdamise suunas.
Olen Sebastián Vidal, arvutiinsener, kes on kirglik tehnoloogia ja isetegemise vastu. Lisaks olen ma selle looja tecnobits.com, kus jagan õpetusi, et muuta tehnoloogia kõigile kättesaadavamaks ja arusaadavamaks.