Elektronička distribucija je temeljni koncept u kemiji i fizici, a njegovo ovladavanje zahtijeva dobro razumijevanje temeljnih principa. Kako bismo provjerili vaše znanje i ojačali vaše vještine, pripremili smo niz od 12 vježbi elektroničke distribucije. U ovom ćemo članku detaljno istražiti svaku od ovih vježbi, usredotočujući se na njihovu praktičnu primjenu i pružajući jasna i koncizna objašnjenja za njihovo rješavanje. Pripremite se za izazov u razumijevanju ove ključne teme i poboljšajte svoje vještine elektroničke distribucije!
1. Uvod u elektroničku distribuciju u kvantnoj teoriji
Raspodjela elektrona u kvantnoj teoriji temeljni je koncept za razumijevanje načina na koji su elektroni organizirani oko jezgre u atomu. U ovom odjeljku istražit ćemo osnovna načela ove teme i naučiti kako ih primijeniti u različitim slučajevima.
Prvi korak u razumijevanju distribucije elektrona je razumijevanje Paulijevog principa isključenja, koji kaže da dva elektrona u istom atomu ne mogu imati potpuno isti skup kvantnih brojeva. To znači da elektroni moraju zauzimati različite energetske razine i podrazine u atomu.
Drugo, važno je upoznati se s Aufbauovim pravilom, koje navodi redoslijed kojim su orbitale ispunjene u atomu. Ovo pravilo nam pomaže odrediti redoslijed kojim su elektroni raspoređeni na različitim energetskim razinama i podrazinama. Na primjer, znamo da se razina 1 ispunjava prije razine 2, i tako dalje.
2. Osnovni pojmovi elektroničke distribucije u kemiji
Elektronička distribucija u kemiji je temeljni alat za razumijevanje strukture i ponašanja atoma i molekula. Ova raspodjela utvrđuje kako su elektroni organizirani oko atomske jezgre, slijedeći određena pravila i principe. U ovom odjeljku istražit ćemo neke osnovne pojmove o elektroničkoj distribuciji u kemiji.
Jedan od temeljnih koncepata u elektroničkoj distribuciji je Aufbauov princip, koji kaže da se elektroni prvo dodaju orbitalama niže energije prije nego što popune orbitale više energije. To znači da se elektroni pune redoslijedom povećanja energije, slijedeći orbitalni dijagram i poštujući Hundovo pravilo, koje kaže da elektroni ispunjavaju orbitale pojedinačno i paralelno prije sparivanja.
Za predstavljanje elektroničke distribucije atoma koristi se elektronička konfiguracija koja pokazuje kako su elektroni raspoređeni u različitim energetskim razinama i podrazinama. Na primjer, elektronička konfiguracija atoma kisika je 1s² 2s² 2p⁴, što znači da ima 2 elektrona na razini 1s, 2 elektrona na razini 2s i 4 elektrona na razini 2p.
3. Što su vježbe elektroničke distribucije i zašto su važne?
Vježbe elektroničke distribucije temeljni su alat u kemiji za razumijevanje kako su elektroni organizirani u atomu. Ove nam vježbe omogućuju da identificiramo elektroničku konfiguraciju svakog elementa i razumijemo kako su orbitale ispunjene elektronima.
Elektronička distribucija je važna jer nam omogućuje predviđanje kemijskih i fizikalnih svojstava elemenata. Poznavajući elektroničku konfiguraciju elementa, možemo odrediti njegovu reaktivnost, sposobnost stvaranja kemijskih veza i njegovo ponašanje u različitim okruženjima.
Postoje različite metode za rješavanje ovih vježbi, ali sve slijede niz zajedničkih koraka. Prvo, morate znati pravila za popunjavanje orbitala, kao što su Aufbauovo pravilo, Paulijevo načelo isključenja i Hundovo pravilo. Konfiguracija elektrona je zatim organizirana na dijagramu ili korištenjem zapisa slova i brojeva. Na kraju se provjerava je li raspodjela u skladu s pravilima punjenja i je li ukupni broj elektrona točan.
4. Isprobajte svoje znanje: 12 vježbi elektroničke distribucije za testiranje vaših vještina
U ovom odjeljku predstavljamo 12 izazovnih vježbi elektroničke distribucije koje će testirati vaše vještine kemije. Svaka od ovih vježbi će vas izazvati da primijenite svoje znanje o distribuciji elektrona na različitim razinama i podrazinama atoma. Ne samo da će vam pomoći da pregledate osnove, već će vam također pružiti praksu rješavanja problema elektroničke distribucije. učinkovito.
Za svaku vježbu ćemo vam osigurati a korak po korak detaljno kako riješiti problem. Osim toga, dat ćemo vam savjete i primjere kako bismo vam olakšali razumijevanje. Ako trebate brzi pregled osnova elektroničke distribucije, možete koristiti naše interaktivne upute koje će vam dati potpuni pregled teme.
Osim toga, preporučujemo korištenje alata kao što su periodični sustavi i Lewisovi dijagrami za jasniju vizualizaciju elektroničke distribucije. Ovi alati pomoći će vam da točno identificirate broj elektrona na svakoj razini i podrazini. Upamtite da je ključ za rješavanje ovih vježbi pažljivo analizirati elektroničku konfiguraciju svakog atoma i slijediti načela utvrđena Aufbauovim načelom, Hundovim pravilom i pravilom najvećeg višestrukog spina.
5. Vježba 1: Elektronska raspodjela atoma vodika
U ovoj vježbi naučit ćemo odrediti elektroničku raspodjelu atoma vodika. Elektronska raspodjela nam govori kako su elektroni raspoređeni u različitim energetskim razinama i podrazinama atoma. Ovo je važno za razumijevanje svojstava i ponašanja vodika.
Da bismo odredili elektronsku distribuciju atoma vodika, moramo slijediti neke korake. Prvo, moramo znati atomski broj vodika, koji je 1. Zatim, možemo upotrijebiti Aufbauovo pravilo, koje kaže da elektroni prvi ispunjavaju najniže energetske razine, slijedeći Hundov princip maksimalne množine.
Počet ćemo popunjavanjem razine 1, koja može sadržavati do 2 elektrona. Sljedeća razina je razina 2, koja također može sadržavati do 2 elektrona. Konačno, razina 3 može sadržavati do 8 elektrona. Pomoću ove informacije možemo odrediti potpunu elektronsku raspodjelu atoma vodika.
6. Vježba 2: Elektronska raspodjela ugljikovog atoma
Atom ugljika jedan je od najvažnijih elemenata u organskoj kemiji. Njegova elektronička distribucija određuje način na koji se atomi ugljika spajaju s drugim elementima. Da bi se odredila elektronska raspodjela ugljikovog atoma, moraju se slijediti neki ključni koraci.
Prije svega, važno je zapamtiti da ugljikov atom ima 6 elektrona. Ti su elektroni raspoređeni u različite energetske razine koje se nazivaju ljuske. Prva energetska razina ili ljuska 1 može sadržavati do 2 elektrona. Druga energetska razina ili ljuska 2 može sadržavati do 8 elektrona. Da bi se odredila elektronska raspodjela atoma ugljika, te se ljuske moraju puniti prema rastućoj energiji.
Ugljikov atom ima sljedeću elektronsku raspodjelu: 1s2 2s2 2p2. To znači da se prva 2 elektrona nalaze u ljusci 1, u 1s orbitali. Sljedeća 2 elektrona nalaze se u ljusci 2, u 2s orbitali. Posljednja 2 elektrona nalaze se u ljusci 2, u 2p orbitali. Ova elektronička raspodjela govori nam kako su elektroni raspoređeni u različitim orbitalama ugljikovog atoma.
7. Vježba 3: Elektronska raspodjela iona klora
Kako bismo odredili elektronsku raspodjelu iona klora, prvo se moramo sjetiti da je ion klora, Cl-, dobio elektron, što znači da Sada ima višak negativnog naboja. To utječe na način na koji se elektroni raspoređuju po energetskim razinama atoma. Ispod je korak po korak kako riješiti ovaj problem:
1. Odredite atomski broj klora u periodnom sustavu. Atomski broj klora je 17, što znači da ima 17 elektrona u svom izvornom neutralnom stanju.
2. Nakon što je dobio jedan elektron, klor sada ima ukupno 18 elektrona. Da biste odredili distribuciju elektrona, imajte na umu da elektroni ispunjavaju energetske razine određenim redoslijedom: 2, 8, 8, 1. To znači da prva 2 elektrona ispunjavaju energetsku razinu 1, sljedećih 8 ispunjavaju energetsku razinu 2. energije 8 , sljedećih 3 ispunjava energetsku razinu 4, a posljednji elektron zauzima energetsku razinu XNUMX. Imajte na umu da su više energetske razine dalje od jezgre i imaju veći kapacitet zadržavanja elektrona.
3. Stoga bi elektronska raspodjela iona klora bila sljedeća: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6. Ovaj rezultat nam govori da klor ima ukupno 18 elektrona raspoređenih na različitim energetskim razinama. Osim toga, postajući ion s nabojem -1, dobiva veću stabilnost zbog potpunog popunjavanja svoje krajnje vanjske energetske razine.
8. Vježba 4: Elektronska raspodjela atoma kisika
Atom kisika ima atomski broj 8, što znači da ima 8 elektrona u svojoj elektroničkoj konfiguraciji. Da bismo odredili elektroničku distribuciju atoma kisika, moramo slijediti postupak korak po korak. Prije svega, moramo zapamtiti da su elektroni raspoređeni u različitim energetskim razinama, poznatim kao ljuske. Prva ljuska najbliža jezgri može sadržavati do 2 elektrona, druga do 8 elektrona, a treća do 8 elektrona.
Za atom kisika počinjemo ispunjavanjem ljuske najbliže jezgri, a to je prva ljuska. U ovu ljusku smjestili smo 2 elektrona. Zatim prelazimo na sljedeću ljusku i postavljamo preostalih 6 elektrona. To nam daje distribuciju elektrona od 2 u prvom sloju i 6 u drugom sloju. Jedan od načina da se to prikaže je da se elektronička konfiguracija kisika zapiše kao 1s2 2s2 2p4.
Elektronska raspodjela atoma kisika može se vizualizirati kao konfiguracija u kojoj elektroni ispunjavaju različite ljuske i podljuske u skladu s Aufbauovim pravilom. Važno je spomenuti da nam ova elektronička distribucija pomaže razumjeti kako je negativni naboj elektrona organiziran unutar atoma kisika i kako oni međusobno djeluju s drugim atomima u kemijskim vezama. Posjedovanje ovih informacija ključno je za razumijevanje kemijskih mehanizama i svojstava kisika u različitim kemijskim reakcijama.
9. Vježba 5: Elektronska raspodjela iona željeza (Fe2+)
U ovoj vježbi naučit ćemo odrediti elektroničku raspodjelu iona željeza (Fe2+). Željezo je prijelazni element i njegova elektronička konfiguracija može se odrediti pomoću aufbau pravila i Paulijevog principa isključenja.
Za početak, moramo zapamtiti da željezo ima atomski broj 26, što znači da ima 26 elektrona. Gubitkom dva elektrona da nastane Fe2+ ion, njegova elektronska distribucija će se promijeniti.
Prvi korak je napisati elektroničku konfiguraciju neutralnog atoma željeza. To se radi pomoću dijagrama energetskih razina ili Aufbauovog pravila. Elektronska konfiguracija neutralnog Fe je 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d6. Sada, moramo uzeti u obzir da je ion željeza(II) izgubio dva elektrona, tako da moramo eliminirati najudaljenije elektrone, slijedeći Paulijevo načelo isključenja. Rezultirajuća elektronička distribucija bit će 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d6. Ova elektronska raspodjela je elektronska raspodjela iona željeza(II)..
10. Vježba 6: Elektronska raspodjela iona kalcija (Ca2+)
U ovoj vježbi analizirat će se elektronska raspodjela kalcijevih iona (Ca2+). Da bi se riješio ovaj problem, potrebno je razumjeti elektroničku konfiguraciju kalcija i kako se on pretvara u pozitivni ion.
Kalcij ima atomski broj 20, što znači da ima 20 elektrona u svom neutralnom stanju. Elektronska konfiguracija kalcija u njegovom osnovnom stanju je 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2. Međutim, kada kalcij izgubi dva elektrona kako bi formirao ion Ca2+, njegova elektronska distribucija se mijenja.
Kada izgubimo dva elektrona iz ljuske 4s, elektronska distribucija kalcijevog iona postaje 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6. To znači da ion kalcija ima elektronsku strukturu sličnu onoj plemenitog plina argona. Razumijevanjem ove elektroničke distribucije možemo razumjeti ponašanje i svojstva kalcijeva iona u kemijskim reakcijama i u njegovoj interakciji s drugim kemijskim vrstama.
11. Vježba 7: Elektronska raspodjela atoma dušika
Da bismo riješili vježbu distribucije elektrona za atom dušika, moramo slijediti neke ključne korake. Prvo, važno je zapamtiti da atom dušika ima atomski broj 7, što znači da ima 7 elektrona.
Sljedeći korak je odrediti redoslijed popunjavanja orbitala. Da bismo to učinili, koristimo se aufbau principom, koji kaže da su orbitale ispunjene uzlaznim redoslijedom energije. Zatim se elektroni raspoređuju po orbitalama prema aufbau principu sve dok elektroni ne budu iscrpljeni.
U slučaju dušika, počinjemo ispunjavanjem 1s orbitale, koja može držati najviše 2 elektrona. Zatim popunjavamo 2s orbitalu s još 2 elektrona. Zatim ispunjavamo tri p orbitale (2px, 2py i 2pz) s preostala 3 elektrona. Na kraju, provjeravamo jesmo li iskoristili 7 dostupnih elektrona i ispunili sve orbitale od najniže do najviše energije.
12. Vježba 8: Elektronska raspodjela atoma sumpora
Sumpor je kemijski element s atomskim brojem 16 i simbolom S. Za određivanje elektroničke raspodjele atoma sumpora potrebno je poznavati strukturu atoma i elektroničku konfiguraciju. Elektronska konfiguracija sumpora dobiva se slijedeći pravilo Aufbauovog dijagrama, koje kaže da su elektroni atoma ispunjeni rastućim redoslijedom energije.
Prvi korak u određivanju elektroničke distribucije atoma sumpora je znati njegov atomski broj, koji je u ovom slučaju 16. Odatle, elektroni moraju biti dodijeljeni različitim energetskim razinama: razina 1 može sadržavati do 2 elektrona, razina 2 do 8 elektrona i razina 3 do 6 elektrona. Slijedeći ovo pravilo, elektroni se dodjeljuju od najveće prema najnižoj energiji dok se ne postigne atomski broj.
U slučaju sumpora, elektronička distribucija može se prikazati na sljedeći način: 1s22s22p63s23p4. To znači da razina 1 sadrži 2 elektrona, razina 2 sadrži 8 elektrona, razina 3 sadrži 2 elektrona u podrazini s i 4 elektrona u podrazini p. Važno je napomenuti da broj elektrona u svakoj razini mora biti jednak atomskom broju elementa.
13. Vježba 9: Elektronska raspodjela magnezijevog iona (Mg2+)
Nakon što je magnezijev ion (Mg2+) formiran, važno je znati njegovu elektroničku distribuciju za bolje razumijevanje njegova svojstva kemikalije. Elektronska raspodjela opisuje kako su elektroni raspoređeni u različitim ljuskama i podljuskama atoma ili iona. U slučaju magnezijevog iona možemo odrediti njegovu elektroničku raspodjelu pomoću principa konstruiranja ili dobivanja elektroničke konfiguracije.
Ion magnezija (Mg2+) ima pozitivan naboj 2+, što znači da je izgubio dva elektrona u usporedbi s neutralnim atomom magnezija. To implicira da sada ima 10 elektrona umjesto prvobitnih 12. Kako bismo odredili elektronsku distribuciju Mg2+, moramo dodijeliti ovih 10 elektrona različitim ljuskama i podljuskama prema načelu konstrukcije.
Počinjemo s dodjeljivanjem elektrona najunutarnjoj ljusci, koja je prva (n = 1). Budući da elektroni ispunjavaju uzlaznim redoslijedom energije, prvi elektron se dodjeljuje podrazini 1s. Zatim se sljedećih osam elektrona dodjeljuje drugoj ljusci (n = 2), podrazinama 2s i 2p. Međutim, budući da je magnezijev ion izgubio dva elektrona, preostala su nam samo dva elektrona za izdvajanje. One se postavljaju u podrazinu 2s, ostavljajući podrazinu 2p praznu. Stoga je elektronska raspodjela magnezijeva iona (Mg2+) 1s2 2s2.
14. Vježba 10: Elektronička raspodjela atoma litija
Atom litija ima specifičnu elektroničku konfiguraciju koja određuje kako su njegovi elektroni raspoređeni u različitim energetskim razinama i podrazinama. Da bismo odredili ovu elektroničku distribuciju, možemo koristiti Aufbauovo pravilo i Hundova pravila te pravila najvećeg višestrukosti jednake energije.
Elektronička konfiguracija atoma litija može se odrediti slijedeći sljedeće korake:
1. Odredite atomski broj litija, koji je 3. To nam govori da atom litija ima tri elektrona.
2. Locirajte elektrone na različitim energetskim razinama i podrazinama. Prva energetska razina, poznata kao K razina, može sadržavati najviše 2 elektrona, dok druga energetska razina, poznata kao L razina, može sadržavati najviše 8 elektrona.
3. Najprije postavite elektrone na razinu K. Litij ima jedan elektron na razini K.
4. Preostale elektrone smjestite u razinu L. Litij ima dva elektrona u razini L.
5. Elektronska raspodjela atoma litija je 1s² 2s¹. To znači da litij ima jedan elektron u K razini i dva elektrona u L razini.
Važno je napomenuti da elektronska distribucija atoma litija slijedi pravila kvantne mehanike, koja nam govore kako se popunjavaju različite energetske razine i podrazine. Elektronička konfiguracija litija daje nam informacije o raspodjeli njegovih elektrona i njegovoj stabilnosti u osnovnom stanju.
Ukratko, predstavljene vježbe elektroničke distribucije temeljni su alat za testiranje i jačanje vašeg znanja u ovom ključnom području kemije. Kroz njih ste imali priliku upoznati se s pravilima raspodjele elektrona na različitim razinama i podrazinama atoma.
Rješavajući ove vježbe, mogli ste provjeriti svoju sposobnost primjene temeljnih principa elektroničke distribucije, kao što su Aufbauovo pravilo, Paulijevo načelo isključenja i Hundovo pravilo. Osim toga, naučili ste koristiti periodni sustav za određivanje broja elektrona na svakoj razini i podrazini.
Važno je naglasiti da je elektronička distribucija ključna za razumijevanje svojstava i ponašanja kemijskih elemenata. Savladavanjem koncepata i vještina povezanih s ovim vježbama, bit ćete spremni unaprijediti svoje razumijevanje strukture atoma i kemije općenito.
Ne zaboravite da su stalna vježba i rješavanje vježbi ključni za jačanje vašeg znanja. Preporučamo da nastavite istraživati slične vježbe i zadubite se u druge aspekte povezane s elektroničkom distribucijom. To će vam omogućiti da poboljšate svoje vještine i razvijete čvrste temelje u određenom području tako važno poput kemije.
Zaključno, rješavanje ovih vježbi elektroničke distribucije dalo vam je priliku testirati svoje znanje i vještine u ovom vitalnom području kemije. Nastavljajući vježbati i istraživati ovu temu, bit ćete na putu da postanete stručnjak za elektroničku distribuciju i ojačate svoje temelje u kemiji općenito.
Ja sam Sebastián Vidal, računalni inženjer strastven za tehnologiju i DIY. Nadalje, ja sam kreator tecnobits.com, gdje dijelim vodiče kako bih tehnologiju učinio pristupačnijom i razumljivijom svima.