Sähköinen jakelu on kemian ja fysiikan peruskäsite, ja sen hallitseminen edellyttää taustalla olevien periaatteiden vankkaa ymmärtämistä. Tietojesi testaamiseksi ja taitojen vahvistamiseksi olemme laatineet 12 sähköisen jakelun harjoitussarjan. Tässä artikkelissa tutkimme jokaista näistä harjoituksista yksityiskohtaisesti keskittyen niiden käytännön soveltamiseen ja tarjoamalla selkeitä ja ytimekkäitä selityksiä niiden ratkaisemiseksi. Valmistaudu haastamaan ymmärryksesi tästä keskeisestä aiheesta ja parantamaan sähköisen jakelun taitojasi!
1. Johdatus elektroniseen jakeluun kvanttiteoriassa
Elektronien jakautuminen kvanttiteoriassa on perustavanlaatuinen käsite sen ymmärtämiseksi, kuinka elektronit ovat järjestäytyneet atomin ytimen ympärille. Tässä osiossa tutkimme tämän aiheen perusperiaatteita ja opimme soveltamaan niitä eri tilanteissa.
Ensimmäinen askel elektronien jakautumisen ymmärtämisessä on ymmärtää Paulin poissulkemisperiaate, jonka mukaan kahdella saman atomin elektronilla ei voi olla täsmälleen samaa kvanttilukujoukkoa. Tämä tarkoittaa, että elektronien on sijaittava atomissa eri energiatasoilla ja alatasoilla.
Toiseksi on tärkeää tutustua Aufbaun sääntöön, joka määrittää järjestyksen, jossa kiertoradat täyttyvät atomissa. Tämä sääntö auttaa meitä määrittämään järjestyksen, jossa elektronit jakautuvat eri energiatasoille ja alatasoille. Tiedämme esimerkiksi, että taso 1 täyttyy ennen tasoa 2 ja niin edelleen.
2. Sähköisen jakelun peruskäsitteet kemiassa
Elektroninen jakelu kemiassa on perusväline atomien ja molekyylien rakenteen ja käyttäytymisen ymmärtämiseen. Tämä jakauma määrittää, kuinka elektronit ovat järjestäytyneet atomiytimen ympärille tiettyjä sääntöjä ja periaatteita noudattaen. Tässä osiossa tutkimme joitain kemian sähköisen jakelun peruskäsitteitä.
Yksi elektronisen jakelun peruskonsepteista on Aufbau-periaate, jonka mukaan elektronit lisätään alemman energian kiertoradalle ennen kuin täytetään korkeamman energian kiertoradat. Tämä tarkoittaa, että elektronit täytetään kasvavan energian järjestyksessä kiertoratakaavion mukaisesti ja Hundin sääntöä noudattaen, jonka mukaan elektronit täyttävät kiertoradat yksitellen ja rinnakkain ennen pariliitosta.
Atomin elektronista jakautumista kuvaamaan käytetään elektronista konfiguraatiota, joka näyttää kuinka elektronit jakautuvat eri energiatasoille ja alatasoille. Esimerkiksi happiatomin elektronikonfiguraatio on 1s² 2s² 2p⁴, mikä osoittaa, että siinä on 2 elektronia 1s-tasolla, 2 elektronia 2s-tasolla ja 4 elektronia 2p-tasolla.
3. Mitä ovat sähköisen jakelun harjoitukset ja miksi ne ovat tärkeitä?
Elektronisen jakelun harjoitukset ovat kemian perustavanlaatuinen työkalu elektronien järjestäytymisen ymmärtämiseksi atomissa. Näiden harjoitusten avulla voimme tunnistaa kunkin elementin elektronisen konfiguraation ja ymmärtää, kuinka orbitaalit täyttyvät elektroneilla.
Elektroninen jakelu on tärkeä, koska sen avulla voimme ennustaa alkuaineiden kemialliset ja fysikaaliset ominaisuudet. Tietämällä elementin elektronisen konfiguraation voimme määrittää sen reaktiivisuuden, kyvyn muodostaa kemiallisia sidoksia ja käyttäytymisen eri ympäristöissä.
On olemassa erilaisia menetelmiä näiden harjoitusten ratkaisemiseksi, mutta ne kaikki noudattavat sarjaa yhteisiä vaiheita. Ensinnäkin sinun on tiedettävä orbitaalien täyttösäännöt, kuten Aufbaun sääntö, Paulin poissulkemisperiaate ja Hundin sääntö. Elektronikonfiguraatio järjestetään sitten kaavioon tai käyttämällä kirjain- ja numeromerkintöjä. Lopuksi tarkistetaan, että jakauma on täyttösääntöjen mukainen ja että elektronien kokonaismäärä on oikea.
4. Haasta tietosi: 12 sähköistä jakeluharjoitusta testataksesi taitojasi
Tässä osiossa esittelemme 12 haastavaa sähköisen jakelun harjoitusta, jotka testaavat kemian taitojasi. Jokainen näistä harjoituksista haastaa sinut soveltamaan tietosi elektronien jakautumisesta atomin eri tasoilla ja alatasoilla. Ne eivät ainoastaan auta sinua tutustumaan perusasiaan, vaan ne antavat sinulle myös harjoittelua sähköisen jakelun ongelmien ratkaisemisessa. tehokkaasti.
Jokaiselle harjoitukselle tarjoamme sinulle a askel askeleelta yksityiskohtaisesti kuinka ongelma ratkaistaan. Lisäksi annamme sinulle vinkkejä ja esimerkkejä ymmärtämisen helpottamiseksi. Jos tarvitset nopean katsauksen sähköisen jakelun perusteisiin, voit käyttää interaktiivisia opetusohjelmiamme, jotka antavat sinulle täydellisen yleiskuvan aiheesta.
Lisäksi suosittelemme käyttämään työkaluja, kuten jaksollisia taulukoita ja Lewis-kaavioita, jotta sähköinen jakelu näkyy selkeämmin. Nämä työkalut auttavat sinua tunnistamaan tarkasti elektronien määrän kullakin tasolla ja alitasolla. Muista, että avain näiden harjoitusten ratkaisemiseen on analysoida huolellisesti kunkin atomin elektroninen konfiguraatio ja noudattaa Aufbau-periaatteen, Hundin säännön ja maksimipyörintäkertoimen sääntöä.
5. Harjoitus 1: Vetyatomin elektroninen jakautuminen
Tässä harjoituksessa opimme määrittämään vetyatomin elektronisen jakauman. Elektroninen jakauma kertoo, kuinka elektronit jakautuvat atomin eri energiatasoille ja alatasoille. Tämä on tärkeää vedyn ominaisuuksien ja käyttäytymisen ymmärtämiseksi.
Vetyatomin elektronisen jakautumisen määrittämiseksi meidän on noudatettava joitain vaiheita. Ensinnäkin meidän on tiedettävä vedyn atomiluku, joka on 1. Sitten voimme käyttää Aufbaun sääntöä, jonka mukaan elektronit täyttävät ensin alhaisimmat energiatasot Hundin maksimimonikertaisuuden periaatetta noudattaen.
Aloitamme täyttämällä tason 1, joka voi sisältää enintään 2 elektronia. Seuraava taso on taso 2, johon mahtuu myös jopa 2 elektronia. Lopuksi, taso 3 voi sisältää jopa 8 elektronia. Näiden tietojen avulla voimme määrittää vetyatomin täydellisen elektronisen jakautumisen.
6. Harjoitus 2: Hiiliatomin elektroninen jakautuminen
Hiiliatomi on yksi orgaanisen kemian tärkeimmistä alkuaineista. Sen elektroninen jakautuminen määrittää tavan, jolla hiiliatomit yhdistyvät muiden alkuaineiden kanssa. Hiiliatomin elektronisen jakautumisen määrittämiseksi on noudatettava joitain tärkeimmät vaiheet.
Ensinnäkin on tärkeää muistaa, että hiiliatomissa on 6 elektronia. Nämä elektronit ovat jakautuneet eri energiatasoille, joita kutsutaan kuoriksi. Ensimmäinen energiataso eli kuori 1 voi sisältää enintään 2 elektronia. Toinen energiataso eli kuori 2 voi sisältää jopa 8 elektronia. Hiiliatomin elektronisen jakautumisen määrittämiseksi nämä kuoret on täytettävä energian kasvun järjestyksessä.
Hiiliatomilla on seuraava elektroninen jakauma: 1s2 2s2 2p2. Tämä tarkoittaa, että ensimmäiset 2 elektronia löytyvät kuoresta 1, 1s-kiertoradalta. Seuraavat 2 elektronia löytyvät kuoresta 2, 2s-kiertoradalta. Viimeiset 2 elektronia löytyvät kuoresta 2, 2p-radalta. Tämä elektroninen jakauma kertoo meille, kuinka elektronit ovat järjestäytyneet hiiliatomin eri kiertoradalle.
7. Harjoitus 3: Kloori-ionin elektroninen jakautuminen
Kloori-ionin elektronisen jakautumisen määrittämiseksi on ensin muistettava, että kloori-ioni Cl- on saanut elektronin, mikä tarkoittaa sitä Sillä on nyt ylimääräinen negatiivinen varaus. Tämä vaikuttaa tapaan, jolla elektronit jakautuvat atomin energiatasoilla. Alla on vaihe vaiheelta, kuinka ratkaista Tämä ongelma:
1. Tunnista kloorin atomiluku jaksollisesta taulukosta. Kloorin atomiluku on 17, mikä tarkoittaa, että sillä on 17 elektronia alkuperäisessä neutraalissa tilassaan.
2. Saatuaan yhden elektronin kloorilla on nyt yhteensä 18 elektronia. Elektronien jakautumisen määrittämiseksi pitää mielessä, että elektronit täyttävät energiatasot tietyssä järjestyksessä: 2, 8, 8, 1. Tämä tarkoittaa, että ensimmäiset 2 elektronia täyttävät energiatason 1, seuraavat 8 täyttävät energiatason 2. energiasta 8 , seuraavat 3 täyttävät energiatason 4 ja viimeinen elektroni varaa energiatason XNUMX. Huomaa, että korkeammat energiatasot ovat kauempana ytimestä ja niillä on suurempi kyky pitää elektroneja.
3. Siten kloori-ionin elektroninen jakautuminen olisi seuraava: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6. Tämä tulos kertoo meille, että kloorissa on yhteensä 18 elektronia jakautuneena eri energiatasoille. Lisäksi muuttuessaan ioniksi, jonka varaus on -1, se saa suuremman vakauden uloimman energiatasonsa täydellisen täyttymisen ansiosta.
8. Harjoitus 4: Happiatomin elektroninen jakautuminen
Happiatomin atomiluku on 8, mikä osoittaa, että sen elektronisessa konfiguraatiossa on 8 elektronia. Happiatomin elektronisen jakautumisen määrittämiseksi meidän on noudatettava vaiheittaista prosessia. Ensinnäkin meidän on muistettava, että elektronit jakautuvat eri energiatasoille, joita kutsutaan kuoriksi. Ensimmäinen ydintä lähinnä oleva kuori voi sisältää enintään 2 elektronia, toinen enintään 8 elektronia ja kolmas enintään 8 elektronia.
Happiatomin osalta aloitamme täyttämällä ydintä lähinnä olevan kuoren, joka on ensimmäinen kuori. Asetamme 2 elektronia tähän kuoreen. Sitten siirrymme seuraavaan kuoreen ja asetamme loput 6 elektronia. Tämä antaa meille elektronejakauman 2 ensimmäisessä kerroksessa ja 6 toisessa kerroksessa. Yksi tapa esittää tämä on kirjoittaa hapen elektroninen konfiguraatio 1:nä2 2s2 2p4.
Happiatomin elektroninen jakautuminen voidaan visualisoida konfiguraationa, jossa elektronit täyttävät eri kuoret ja osakuoret Aufbaun säännön mukaisesti. On tärkeää mainita, että tämä elektroninen jakautuminen auttaa meitä ymmärtämään, kuinka elektronien negatiivinen varaus on järjestetty happiatomissa ja kuinka ne ovat vuorovaikutuksessa muiden atomien kanssa kemiallisissa sidoksissa. Näiden tietojen saaminen on välttämätöntä hapen kemiallisten mekanismien ja ominaisuuksien ymmärtämiseksi eri kemiallisissa reaktioissa.
9. Harjoitus 5: Rauta-ionin elektroninen jakautuminen (Fe2+)
Tässä harjoituksessa opimme määrittämään rautaionin (Fe2+) elektronisen jakautumisen. Rauta on siirtymäelementti ja sen elektroninen konfiguraatio voidaan määrittää käyttämällä aufbau-sääntöä ja Paulin poissulkemisperiaatetta.
Aluksi meidän on muistettava, että raudan atomiluku on 26, mikä tarkoittaa, että siinä on 26 elektronia. Menettämällä kaksi elektronia Fe2+-ionin muodostamiseksi, sen elektroninen jakautuminen muuttuu.
Ensimmäinen askel on kirjoittaa neutraalin rautaatomin elektroninen konfiguraatio. Tämä tehdään käyttämällä energiatasokaaviota tai Aufbaun sääntöä. Neutraalin Fe:n elektroninen konfiguraatio on 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d6. Nyt on otettava huomioon, että rauta(II)-ioni on menettänyt kaksi elektronia, joten meidän on eliminoitava uloimmat elektronit Paulin poissulkemisperiaatteen mukaisesti. Tuloksena oleva sähköinen jakelu on 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d6. Tämä elektroninen jakelu on rauta(II)-ionin elektroninen jakelu..
10. Harjoitus 6: Kalsiumionin elektroninen jakautuminen (Ca2+)
Tässä harjoituksessa analysoidaan kalsiumionin (Ca2+) elektronista jakautumista. Tämän ongelman ratkaisemiseksi on tarpeen ymmärtää kalsiumin elektroninen konfiguraatio ja kuinka se muunnetaan positiiviseksi ioniksi.
Kalsiumin atomiluku on 20, mikä tarkoittaa, että sen neutraalissa tilassa on 20 elektronia. Kalsiumin elektroninen konfiguraatio perustilassaan on 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2. Kuitenkin, kun kalsium menettää kaksi elektronia muodostaen Ca2+-ionin, sen elektroninen jakautuminen muuttuu.
Kun menetämme kaksi elektronia 4s-kuoresta, kalsiumionin elektroninen jakautuminen on 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6. Tämä tarkoittaa, että kalsiumionilla on samanlainen elektroninen rakenne kuin jalokaasulla argonilla. Ymmärtämällä tämän elektronisen jakautumisen voimme ymmärtää kalsiumionin käyttäytymistä ja ominaisuuksia kemiallisissa reaktioissa ja sen vuorovaikutuksessa muiden kemiallisten lajien kanssa.
11. Harjoitus 7: Typpiatomin elektroninen jakautuminen
Ratkaistaksemme typpiatomin elektronien jakautumisharjoituksen, meidän on noudatettava joitain keskeisiä vaiheita. Ensinnäkin on tärkeää muistaa, että typpiatomin atomiluku on 7, mikä tarkoittaa, että sillä on 7 elektronia.
Seuraava vaihe on määrittää järjestys, jossa orbitaalit täytetään. Tätä varten käytämme aufbau-periaatetta, jonka mukaan kiertoradat täytetään energian nousevassa järjestyksessä. Sitten elektronit jakautuvat kiertoradalle aufbau-periaatteen mukaisesti, kunnes elektronit ovat loppuneet.
Typen tapauksessa aloitamme täyttämällä 1s-orbitaalin, joka voi sisältää enintään 2 elektronia. Seuraavaksi täytämme 2s-orbitaalin kahdella lisää elektronilla. Seuraavaksi täytämme kolme p-orbitaalia (2px, 2py ja 2pz) jäljellä olevilla 2 elektronilla. Lopuksi tarkistamme, että olemme käyttäneet 3 käytettävissä olevaa elektronia ja täyttäneet kaikki kiertoradat pienimmästä suurimpaan energiaan.
12. Harjoitus 8: Rikkiatomin elektroninen jakautuminen
Rikki on kemiallinen alkuaine, jonka atominumero on 16 ja symboli S. Rikkiatomin elektronisen jakautumisen määrittämiseksi on tiedettävä atomin rakenne ja elektroninen konfiguraatio. Rikin elektronikonfiguraatio saadaan noudattamalla Aufbau-kaavion sääntöä, jonka mukaan atomin elektronit täyttyvät kasvavassa energiajärjestyksessä.
Ensimmäinen askel rikkiatomin elektronisen jakauman määrittämiseksi on tietää sen atominumero, joka tässä tapauksessa on 16. Sieltä elektronit on jaettava eri energiatasoille: taso 1 voi sisältää jopa 2 elektronia , taso 2 jopa 8 elektronia ja taso 3 jopa 6 elektronia. Tämän säännön mukaisesti elektronit jaetaan suurimmasta pienimpään energiaan, kunnes atomiluku saavutetaan.
Rikin tapauksessa elektroninen jakauma voidaan esittää seuraavasti: 1s22s22p63s23p4. Tämä osoittaa, että taso 1 sisältää 2 elektronia, taso 2 sisältää 8 elektronia, taso 3 sisältää 2 elektronia s-alitasolla ja 4 elektronia p-alitasolla. On tärkeää huomata, että kunkin tason elektronien lukumäärän on oltava yhtä suuri kuin elementin atomiluku.
13. Harjoitus 9: Magnesiumionin elektroninen jakautuminen (Mg2+)
Kun magnesium-ioni (Mg2+) on muodostunut, on tärkeää tietää sen elektroninen jakautuminen ymmärtääksesi paremmin Hänen omaisuutensa kemikaalit. Elektroninen jakauma kuvaa elektronien jakautumista atomin tai ionin eri kuoriin ja alakuoriin. Magnesiumionin tapauksessa voimme määrittää sen elektronisen jakautumisen käyttämällä elektronisen konfiguraation muodostamisen tai hankkimisen periaatetta.
Magnesiumionin (Mg2+) positiivinen varaus on 2+, mikä tarkoittaa, että se on menettänyt kaksi elektronia neutraaliin magnesiumatomiin verrattuna. Tämä tarkoittaa, että siinä on nyt 10 elektronia alkuperäisen 12:n sijaan. Mg2+:n elektronisen jakautumisen määrittämiseksi meidän on osoitettava nämä 10 elektronia eri kuorille ja osakuorille rakennusperiaatteen mukaisesti.
Aloitamme osoittamalla elektronit sisimpään kuoreen, joka on ensimmäinen (n = 1). Koska elektronit täyttävät energian nousevassa järjestyksessä, ensimmäinen elektroni määrätään 1s-alitasolle. Sitten seuraavat kahdeksan elektronia osoitetaan toiselle kuorelle (n = 2), 2s- ja 2p-alitasoille. Koska magnesium-ioni on kuitenkin menettänyt kaksi elektronia, meillä on vain kaksi elektronia allokoitavana. Nämä sijoitetaan 2s-alitasolle, jolloin 2p-alitaso jätetään tyhjäksi. Siksi magnesiumionin (Mg2+) elektroninen jakauma on 1s2 2s2.
14. Harjoitus 10: Litiumatomin elektroninen jakautuminen
Litiumatomilla on erityinen elektroninen konfiguraatio, joka määrittää, kuinka sen elektronit jakautuvat eri energiatasoille ja alatasoille. Tämän sähköisen jakauman määrittämiseksi voimme käyttää Aufbaun sääntöä ja Hundin sääntöjä sekä yhtäläisten energiasääntöjen enimmäiskerrointa.
Litiumatomin elektroninen konfiguraatio voidaan määrittää seuraavien vaiheiden avulla:
1. Määritä litiumin atomiluku, joka on 3. Tämä kertoo, että litiumatomissa on kolme elektronia.
2. Paikanna elektronit eri energiatasoilta ja alatasoilta. Ensimmäinen energiataso, joka tunnetaan nimellä K-taso, voi sisältää enintään 2 elektronia, kun taas toinen energiataso, joka tunnetaan nimellä L-taso, voi sisältää enintään 8 elektronia.
3. Aseta ensin elektronit K-tasolle Litiumissa on yksi elektroni K-tasolla.
4. Aseta loput elektronit tasolle L. Litiumissa on kaksi elektronia L-tasolla.
5. Litiumatomin elektroninen jakauma on 1s² 2s¹. Tämä osoittaa, että litiumilla on yksi elektroni K-tasolla ja kaksi elektronia L-tasolla.
On tärkeää huomata, että litiumatomin elektroninen jakautuminen noudattaa kvanttimekaniikan sääntöjä, jotka kertovat kuinka eri energiatasot ja alatasot täyttyvät. Litiumin elektroninen konfiguraatio antaa meille tietoa sen elektronien jakautumisesta ja sen stabiilisuudesta perustilassa.
Yhteenvetona voidaan todeta, että esitetyt sähköisen jakelun harjoitukset ovat perustavanlaatuinen työkalu tietojesi testaamiseen ja vahvistamiseen tällä tärkeällä kemian alalla. Niiden kautta olet saanut mahdollisuuden tutustua sääntöihin, jotka ohjaavat elektronien jakautumista atomien eri tasoilla ja alatasoilla.
Ratkaisemalla näitä harjoituksia olet päässyt testaamaan kykysi soveltaa sähköisen jakelun perusperiaatteita, kuten Aufbaun sääntöä, Paulin poissulkemisperiaatetta ja Hundin sääntöä. Lisäksi olet oppinut käyttämään jaksollista taulukkoa elektronien lukumäärän määrittämiseen kullakin tasolla ja alatasolla.
On tärkeää korostaa, että elektroninen jakelu on ratkaisevan tärkeää kemiallisten alkuaineiden ominaisuuksien ja käyttäytymisen ymmärtämiseksi. Hallitsemalla näihin harjoituksiin liittyvät käsitteet ja taidot, olet valmis edistämään ymmärrystäsi atomin rakenteesta ja kemiasta yleensä.
Muista, että jatkuva harjoittelu ja harjoitusten ratkaiseminen ovat avainasemassa tietosi vahvistamisessa. Suosittelemme jatkamaan vastaavien harjoitusten tutkimista ja perehtymään muihin sähköiseen jakeluun liittyviin näkökohtiin. Näin voit parantaa taitojasi ja kehittää vankan perustan alalla niin tärkeä kuin kemia.
Yhteenvetona voidaan todeta, että näiden sähköisen jakelun harjoitusten ratkaiseminen on antanut sinulle mahdollisuuden testata tietosi ja taitosi tällä tärkeällä kemian alalla. Jatkamalla tämän aiheen harjoittelua ja tutkimista olet matkalla sähköisen jakelun asiantuntijaksi ja vahvistamaan kemian perustaasi yleisesti.
Olen Sebastián Vidal, tietokoneinsinööri, joka on intohimoinen teknologiasta ja tee-se-itse. Lisäksi olen luoja tecnobits.com, jossa jaan opetusohjelmia tehdäkseni tekniikasta helpompaa ja ymmärrettävää kaikille.