Banaketa elektronikoa oinarrizko kontzeptua da kimikan eta fisikan, eta menderatzeak azpian dauden printzipioak ondo ulertzea eskatzen du. Zure ezagutzak probatu eta zure gaitasunak indartzeko, banaketa elektronikoko 12 ariketa prestatu ditugu. Artikulu honetan, ariketa horietako bakoitza zehatz-mehatz aztertuko dugu, haien aplikazio praktikoan zentratuz eta ebazteko azalpen argi eta zehatzak emanez. Presta zaitez funtsezko gai honen ulermena zalantzan jartzeko eta banaketa elektronikorako gaitasunak hobetzeko!
1. Banaketa elektronikoaren hastapena teoria kuantikoan
Teoria kuantikoan elektroien banaketa oinarrizko kontzeptua da atomo baten nukleoaren inguruan elektroiak nola antolatzen diren ulertzeko. Atal honetan, gai honen oinarrizko printzipioak aztertuko ditugu eta kasu ezberdinetan nola aplikatu ikasiko dugu.
Elektroien banaketa ulertzeko lehen urratsa Pauliren esklusio-printzipioa ulertzea da, zeinak dioen atomo bereko bi elektroi ezin direla kopuru kuantiko multzo berdina izan. Horrek esan nahi du elektroiek energia-maila eta azpimaila desberdinak okupatu behar dituztela atomo batean.
Bigarrenik, garrantzitsua da Aufbau-ren araua ezagutzea, zeinak atomo batean orbitalak betetzen dituen sekuentzia adierazten duena. Arau honek elektroiak energia-maila eta azpimaila desberdinetan zein ordenatan banatzen diren zehazten laguntzen digu. Adibidez, badakigu 1. maila 2. mailaren aurretik betetzen dela, eta abar.
2. Banaketa elektronikoaren oinarrizko kontzeptuak kimikan
Banaketa elektronikoa kimikan oinarrizko tresna da atomoen eta molekulen egitura eta portaera ulertzeko. Banaketa honek elektroiak nukleo atomikoaren inguruan nola antolatzen diren ezartzen du, zenbait arau eta printzipio jarraituz. Atal honetan, kimikan banaketa elektronikoari buruzko oinarrizko kontzeptu batzuk aztertuko ditugu.
Banaketa elektronikoan oinarrizko kontzeptuetako bat Aufbau printzipioa da, zeinak dioenez, elektroiak energia baxuko orbitalei gehitzen zaizkiela energia handiagoko orbitalak bete aurretik. Horrek esan nahi du elektroiak energia handitzen den ordenan betetzen direla, diagrama orbitalari jarraituz eta Hund-en araua errespetatuz, zeinak dioen elektroiak orbitalak banaka eta paralelo betetzen dituztela parekatu aurretik.
Atomo baten banaketa elektronikoa irudikatzeko, konfigurazio elektronikoa erabiltzen da, elektroiak energia maila eta azpimaila ezberdinetan nola banatzen diren erakusten duena. Adibidez, oxigeno atomoaren konfigurazio elektronikoa 1s² 2s² 2p⁴ da, eta horrek adierazten du 2 elektroi dituela 1s mailan, 2 elektroi 2s mailan eta 4 elektroi 2p mailan.
3. Zer dira banaketa elektronikoko ariketak eta zergatik dira garrantzitsuak?
Banaketa elektronikoko ariketak kimikan oinarrizko tresna dira elektroiak atomo batean nola antolatzen diren ulertzeko. Ariketa hauei esker, elementu bakoitzaren konfigurazio elektronikoa identifikatzea eta orbitalak elektroiez nola betetzen diren ulertzen dugu.
Banaketa elektronikoa garrantzitsua da, elementuen propietate kimiko eta fisikoak aurreikusteko aukera ematen digulako. Elementu baten konfigurazio elektronikoa ezagutuz, bere erreaktibitatea, lotura kimikoak sortzeko duen gaitasuna eta ingurune ezberdinetan duen portaera zehaztu ditzakegu.
Ariketa hauek ebazteko metodo desberdinak daude, baina guztiek urrats komun batzuk jarraitzen dituzte. Lehenik eta behin, orbitalak betetzeko arauak ezagutu behar dituzu, hala nola, Aufbau-ren araua, Pauli-ren bazterketa-printzipioa eta Hund-en araua. Gero, elektroien konfigurazioa diagrama batean edo letra eta zenbaki notazioa erabiliz antolatzen da. Azkenik, banaketak betetzeko arauak betetzen dituela eta elektroi-kopuru osoa zuzena dela egiaztatzen da.
4. Erronka zure ezagutzak: banaketa elektronikoko 12 ariketa zure gaitasunak probatzeko
Atal honetan, zure kimikarako gaitasunak probatuko dituzten banaketa elektronikoko 12 ariketa erronka aurkezten ditugu. Ariketa hauetako bakoitzak atomo baten maila eta azpimaila desberdinetan elektroien banaketari buruzko zure ezagutza aplikatzera erronka egingo dizu. Oinarrizkoak berrikusten lagunduko dizute ez ezik, banaketa elektronikoko arazoak konpontzen ere praktikatuko dizute. eraginkortasunez.
Ariketa bakoitzerako, bat emango dizugu urratsez urrats arazoa nola konpondu zehaztu. Horrez gain, aholkuak eta adibideak emango dizkizugu zure ulermena errazteko. Banaketa elektronikoaren oinarriak azkar berrikusi behar badituzu, gure tutorial interaktiboak erabil ditzakezu, gaiaren ikuspegi osoa emango dizutenak.
Horrez gain, taula periodikoak eta Lewis diagramak bezalako tresnak erabiltzea gomendatzen dugu banaketa elektronikoa argiago ikusteko. Tresna hauek maila eta azpimaila bakoitzeko elektroi kopurua zehaztasunez identifikatzen lagunduko dizute. Gogoratu ariketa hauek ebazteko gakoa atomo bakoitzaren konfigurazio elektronikoa arretaz aztertzea dela eta Aufbau printzipioak, Hund-en arauak eta spin-aniztasun maximoaren arauak ezarritako printzipioak jarraitzea.
5. 1. ariketa: Hidrogeno atomoaren banaketa elektronikoa
Ariketa honetan, hidrogeno atomoaren banaketa elektronikoa zehazten ikasiko dugu. Banaketa elektronikoak atomoaren energia-maila eta azpimaila desberdinetan elektroiak nola banatzen diren adierazten digu. Hau garrantzitsua da hidrogenoaren propietateak eta portaera ulertzeko.
Hidrogeno atomoaren banaketa elektronikoa zehazteko, urrats batzuk jarraitu behar ditugu. Lehenik eta behin, hidrogenoaren zenbaki atomikoa ezagutu behar dugu, hau da, 1. Gero, Aufbau-ren erregela erabil dezakegu, hau da, elektroiek energia-maila baxuenak betetzen dituztela lehenik, Hund-en aniztasun maximoaren printzipioari jarraituz.
1. maila betez hasiko gara, gehienez 2 elektroi izan ditzakeena. Hurrengo maila 2. maila da, eta 2 elektroi ere eduki ditzake. Azkenik, 3. mailak 8 elektroi izan ditzake. Informazio hori erabiliz, hidrogeno atomoaren banaketa elektroniko osoa zehaztu dezakegu.
6. 2. ariketa: Karbono atomoaren banaketa elektronikoa
Karbono atomoa kimika organikoko elementu garrantzitsuenetako bat da. Bere banaketa elektronikoak karbono atomoak beste elementu batzuekin konbinatzeko modua zehazten du. Karbono atomoaren banaketa elektronikoa zehazteko, batzuk jarraitu behar dira urrats nagusiak.
Lehenik eta behin, gogoratu behar da karbono atomoak 6 elektroi dituela. Elektroi hauek shell izeneko energia maila ezberdinetan banatzen dira. Lehen energia-maila edo shell 1, gehienez 2 elektroi izan ditzake. Bigarren energia maila edo shell 2, gehienez 8 elektroi izan ditzake. Karbono atomoaren banaketa elektronikoa zehazteko, oskol hauek energia handitzen den ordenan bete behar dira.
Karbono atomoak banaketa elektroniko hau du: 1s2 2s2 2p2. Horrek esan nahi du lehenengo 2 elektroiak 1. shellean aurkitzen direla, 1s orbitalean. Hurrengo 2 elektroiak 2 shellean aurkitzen dira, 2s orbitalean. Azken 2 elektroiak 2. shellean aurkitzen dira, 2p orbitalean. Banaketa elektroniko honek elektroiak karbono atomoaren orbital ezberdinetan nola antolatzen diren adierazten digu.
7. 3. ariketa: Kloro ioiaren banaketa elektronikoa
Kloro ioiaren banaketa elektronikoa zehazteko, lehenik eta behin gogoratu behar dugu kloro ioiak, Cl-, elektroi bat irabazi duela, horrek esan nahi du Gaur egun karga negatibo baten gehiegizkoa du. Horrek elektroiak atomoaren energia-mailetan banatzeko moduan eragiten du. Jarraian urratsez urrats nola konpondu arazo hau:
1. Identifikatu kloroaren zenbaki atomikoa taula periodikoan. Kloroaren zenbaki atomikoa 17 da, hau da, 17 elektroi ditu jatorrizko egoera neutroan.
2. Elektroi bat irabazi ondoren, kloroak 18 elektroi ditu guztira. Elektroien banaketa zehazteko, kontuan izan elektroiek energia mailak ordena zehatz batean betetzen dituztela: 2, 8, 8, 1. Horrek esan nahi du lehenengo 2 elektroiek 1. energia-maila betetzen dutela, hurrengo 8ek 2. energia-maila betetzen dutela. , hurrengo 8ek 3. energia-maila betetzen dute eta azken elektroiak 4. energia-maila hartzen du. Kontuan izan energia-maila handiagoak nukleotik urrunago daudela eta elektroiak eusteko gaitasun handiagoa dutela.
3. Beraz, kloro-ioiaren banaketa elektronikoa honako hau izango litzateke: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6. Emaitza honek adierazten digu kloroak guztira 18 elektroi dituela energia maila ezberdinetan banatuta. Horrez gain, -1 karga duen ioi bihurtuz, egonkortasun handiagoa lortzen du bere kanpoaldeko energia-maila osoa betetzeagatik.
8. 4. ariketa: Oxigeno atomoaren banaketa elektronikoa
Oxigeno atomoak 8 zenbaki atomikoa du, eta horrek adierazten du 8 elektroi dituela bere konfigurazio elektronikoan. Oxigeno atomoaren banaketa elektronikoa zehazteko, urratsez urrats prozesu bat jarraitu behar dugu. Lehenik eta behin, gogoratu behar dugu elektroiak energia-maila ezberdinetan banatzen direla, maskorrak izenez ezagutzen direnak. Nukleotik hurbilen dagoen lehen oskolak 2 elektroi izan ditzake, bigarrenak 8 elektroi eta hirugarrenak 8 elektroi.
Oxigeno atomoari dagokionez, nukleotik hurbilen dagoen maskorra betetzen hasten gara, hau da, lehenengo maskorra. Oskol honetan 2 elektroi jartzen ditugu. Ondoren, hurrengo oskolera mugitzen gara eta geratzen diren 6 elektroiak jarriko ditugu. Honek 2 elektroien banaketa ematen digu lehen geruzan eta 6 bigarren geruzan. Hau irudikatzeko modu bat oxigenoaren konfigurazio elektronikoa 1s gisa idaztea da2 2s2 2p4.
Oxigeno-atomoaren banaketa elektronikoa elektroiek oskol eta azpieskola desberdinak betetzen dituzten konfigurazio gisa ikus daiteke Aufbau-ren arauaren arabera. Garrantzitsua da aipatzea banaketa elektroniko honek elektroien karga negatiboa oxigeno atomoaren barruan nola antolatzen den eta lotura kimikoetan beste atomoekin nola elkarreragiten duten ulertzen laguntzen duela. Informazio hori edukitzea ezinbestekoa da oxigenoaren mekanismo kimikoak eta propietateak erreakzio kimiko ezberdinetan ulertzeko.
9. 5. ariketa: Burdin ioiaren banaketa elektronikoa (Fe2+)
Ariketa honetan, burdin ioiaren (Fe2+) banaketa elektronikoa zehazten ikasiko dugu. Burdina trantsizio elementu bat da eta bere konfigurazio elektronikoa aufbau araua eta Pauli bazterketa printzipioa erabiliz zehaztu daiteke.
Hasteko, gogoratu behar dugu burdinak 26 zenbaki atomikoa duela, hau da, 26 elektroi dituela. Fe2+ ioia osatzeko bi elektroi galduz gero, bere banaketa elektronikoa aldatuko da.
Lehenengo urratsa burdin atomo neutroaren konfigurazio elektronikoa idaztea da. Energia mailaren diagrama edo Aufbau-ren araua erabiliz egiten da. Fe neutroaren konfigurazio elektronikoa 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d6 da. Orain, kontuan izan behar dugu burdin(II) ioiak bi elektroi galdu dituela, beraz, kanpoaldeko elektroiak ezabatu behar ditugu, Pauliren bazterketa printzipioari jarraituz. Lortutako banaketa elektronikoa 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d6 izango da. Banaketa elektroniko hau burdin (II) ioiaren banaketa elektronikoa da..
10. 6. ariketa: kaltzio ioiaren banaketa elektronikoa (Ca2+)
Ariketa honetan, kaltzio ioiaren (Ca2+) banaketa elektronikoa aztertuko da. Arazo hau konpontzeko, kaltzioaren konfigurazio elektronikoa eta ioi positibo batean nola bihurtzen den ulertzea beharrezkoa da.
Kaltzioak 20 zenbaki atomikoa du, hau da, 20 elektroi ditu bere egoera neutroan. Kaltzioaren konfigurazio elektronikoa bere oinarrizko egoeran 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 da. Hala ere, kaltzioak bi elektroi galtzen dituenean Ca2+ ioia eratzeko, bere banaketa elektronikoa aldatzen da.
4s oskolatik bi elektroiak galtzen ditugunean, kaltzio ioiaren banaketa elektronikoa 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 bihurtzen da. Horrek esan nahi du kaltzio ioiak gas noblearen argonaren antzeko egitura elektronikoa duela. Banaketa elektroniko hori ulertuz, kaltzio-ioiaren portaera eta propietateak erreakzio kimikoetan eta beste espezie kimiko batzuekiko elkarrekintzan uler ditzakegu.
11. 7. ariketa: Nitrogeno atomoaren banaketa elektronikoa
Nitrogeno atomoaren elektroien banaketa ariketa ebazteko, funtsezko urrats batzuk jarraitu behar ditugu. Lehenik eta behin, gogoratu behar da nitrogeno atomoak 7 zenbaki atomikoa duela, hau da, 7 elektroi dituela.
Hurrengo urratsa orbitalak betetzen diren ordena zehaztea da. Horretarako, aufbau printzipioa erabiltzen dugu, hau da, orbitalak energiaren goranzko ordenan betetzen direla dio. Ondoren, elektroiak aufbau printzipioari jarraituz orbitaletan banatzen dira, elektroiak agortu arte.
Nitrogenoaren kasuan, gehienez 1 elektroi eduki ditzakeen 2s orbitala betez hasiko gara. Jarraian, 2s orbitala 2 elektroi gehiagoz beteko dugu. Ondoren, hiru p orbitalak (2px, 2py eta 2pz) beteko ditugu gainerako 3 elektroiekin. Azkenik, eskuragarri dauden 7 elektroiak erabili ditugula eta energia baxuenetik handienera orbital guztiak bete ditugula egiaztatzen dugu.
12. 8. ariketa: Sufre atomoaren banaketa elektronikoa
Sufrea 16 zenbaki atomikoa eta S ikurra dituen elementu kimikoa da. Sufre atomoaren banaketa elektronikoa zehazteko, atomoaren egitura eta konfigurazio elektronikoa ezagutu behar dira. Sufrearen konfigurazio elektronikoa Aufbau diagramaren arauari jarraituz lortzen da, atomo baten elektroiak geroz eta energia ordenan betetzen direla dioena.
Sufre atomoaren banaketa elektronikoa zehazteko lehen urratsa bere zenbaki atomikoa ezagutzea da, kasu honetan 16koa dena. Hortik abiatuta, elektroiak energia maila ezberdinetan esleitu behar dira: 1. mailak 2 elektroi izan ditzake gehienez, 2. maila. 8 elektroi arte eta 3 maila 6 elektroi arte. Arau horri jarraituz, elektroiak energia handienetik txikienera esleitzen dira zenbaki atomikoa lortu arte.
Sufrearen kasuan, banaketa elektronikoa honela irudika daiteke: 1s22s22p63s23p4. Horrek adierazten du 1. mailak 2 elektroi dituela, 2. mailak 8 elektroi dituela, 3. mailak 2 elektroi dituela s azpimailan eta 4 elektroi p azpimailan. Garrantzitsua da maila bakoitzeko elektroi kopuruak elementuaren zenbaki atomikoaren berdina izan behar duela.
13. 9. ariketa: Magnesio ioiaren banaketa elektronikoa (Mg2+)
Magnesio ioia (Mg2+) osatu ondoren, bere banaketa elektronikoa ezagutzea garrantzitsua da hobeto ulertzeko bere propietateak kimikoak. Banaketa elektronikoak deskribatzen du nola banatzen diren elektroiak atomo edo ioi baten estalki eta azpigai desberdinetan. Magnesio ioiaren kasuan, bere banaketa elektronikoa zehaztu dezakegu konfigurazio elektronikoa eraikitzeko edo lortzeko printzipioa erabiliz.
Magnesio ioiak (Mg2+) 2+ karga positiboa du, hau da, bi elektroi galdu ditu magnesio atomo neutroarekin alderatuta. Horrek esan nahi du orain 10 elektroi dituela jatorrizko 12ren ordez. Mg2+-ren banaketa elektronikoa zehazteko, 10 elektroi horiek estalki eta azpiestalki desberdinei eraikuntza-printzipioaren arabera esleitu behar diegu.
Hasiko gara elektroiak esleituz barneko oskolera, hau da, lehenengoa (n = 1). Elektroiak goranzko energiaren ordenan betetzen direnez, lehenengo elektroia 1s azpimailari esleitzen zaio. Ondoren, hurrengo zortzi elektroiak bigarren shellari (n = 2) esleitzen zaizkio, 2s eta 2p azpimailetara. Hala ere, magnesio ioiak bi elektroi galdu dituenez, bi elektroi baino ez zaizkigu esleitzeko. Hauek 2s azpimailan jartzen dira, 2p azpimaila hutsik utziz. Beraz, magnesio ioiaren (Mg2+) banaketa elektronikoa 1s2 2s2 da.
14. 10. ariketa: litio atomoaren banaketa elektronikoa
Litio-atomoak konfigurazio elektroniko espezifiko bat du, bere elektroiak energia-maila eta azpimaila desberdinetan nola banatzen diren zehazten duena. Banaketa elektroniko hau zehazteko, Aufbau-ren araua eta Hund-en arauak eta energia berdinen arauen gehieneko aniztasuna erabil ditzakegu.
Litio atomoaren konfigurazio elektronikoa urrats hauek jarraituz zehaztu daiteke:
1. Zehaztu litioaren zenbaki atomikoa, hau da, 3. Honek esaten digu litio atomoak hiru elektroi dituela.
2. Kokatu elektroiak energia-maila eta azpimaila desberdinetan. Lehenengo energia maila, K maila deritzonak, gehienez 2 elektroi izan ditzake, eta bigarren energia mailak, L maila deritzona, gehienez 8 elektroi izan ditzake.
3. Jarri elektroiak lehen K mailan.Litioak elektroi bakarra du K mailan.
4. Jarri gainerako elektroiak L mailan.Litioak bi elektroi ditu L mailan.
5. Litio atomoaren banaketa elektronikoa 1s² 2s¹ da. Horrek adierazten du litioak elektroi bat duela K mailan eta bi elektroi L mailan.
Garrantzitsua da litio-atomoaren banaketa elektronikoak mekanika kuantikoaren arauak jarraitzen dituela, energia-maila eta azpimaila desberdinak nola betetzen diren adierazten digutela. Litioaren konfigurazio elektronikoak bere elektroien banaketari eta oinarrizko egoeran duen egonkortasunari buruzko informazioa eskaintzen digu.
Laburbilduz, aurkeztutako banaketa elektronikoko ariketak oinarrizko tresna dira kimikaren arlo erabakigarri honetan zure ezagutza probatzeko eta sendotzeko. Horien bitartez, atomoen maila eta azpimaila ezberdinetan elektroien banaketa arautzen duten arauak ezagutzeko aukera izan duzu.
Ariketa hauek ebatziz, banaketa elektronikoaren oinarrizko printzipioak aplikatzeko gaitasuna egiaztatu ahal izan duzu, hala nola, Aufbauren araua, Pauliren bazterketa printzipioa eta Hund-en araua. Gainera, taula periodikoa erabiltzen ikasi duzu maila eta azpimaila bakoitzeko elektroi kopurua zehazteko.
Garrantzitsua da azpimarratzea banaketa elektronikoa funtsezkoa dela elementu kimikoen propietateak eta portaera ulertzeko. Ariketa hauekin lotutako kontzeptuak eta trebetasunak menderatuz, egitura atomikoaren eta, oro har, kimikaren ulermenean aurrera egiteko prestatuko zara.
Gogoratu etengabeko praktika eta ariketak ebaztea funtsezkoak direla zure ezagutzak sendotzeko. Antzeko ariketak aztertzen jarraitzea eta banaketa elektronikoarekin lotutako beste alderdi batzuetan sakontzea gomendatzen dizugu. Horrek zure gaitasunak hobetu eta eremu batean oinarri sendoak garatzeko aukera emango dizu hain garrantzitsua kimika bezala.
Amaitzeko, banaketa elektronikoko ariketa hauek ebazteak kimikaren ezinbesteko alor honetan zure ezagutzak eta trebetasunak probatzeko aukera eman dizu. Gai hau praktikatzen eta aztertzen jarraituz, banaketa elektronikoan aditua izateko eta, oro har, kimikan oinarriak sendotzeko bidean izango zara.
Sebastián Vidal naiz, informatika ingeniaria, teknologiarekin eta brikolajearekin zaletua. Gainera, ni naizen sortzailea tecnobits.com, non tutorialak partekatzen ditudan teknologia guztiontzat eskuragarriago eta ulergarriagoa izan dadin.