Elektroniskā izplatīšana ir pamatjēdziens ķīmijā un fizikā, un, lai to apgūtu, ir nepieciešama pamatprincipu izpratne. Lai pārbaudītu savas zināšanas un nostiprinātu prasmes, esam sagatavojuši 12 elektroniskās izplatīšanas vingrinājumu sēriju. Šajā rakstā mēs detalizēti izpētīsim katru no šiem vingrinājumiem, koncentrējoties uz to praktisko pielietojumu un sniedzot skaidrus un kodolīgus paskaidrojumus to atrisināšanai. Esiet gatavi apstrīdēt savu izpratni par šo galveno tēmu un uzlabot savas elektroniskās izplatīšanas prasmes!
1. Ievads elektroniskajā sadalē kvantu teorijā
Elektronu sadalījums kvantu teorijā ir pamatjēdziens, lai izprastu, kā elektroni tiek organizēti ap atoma kodolu. Šajā sadaļā mēs izpētīsim šīs tēmas pamatprincipus un uzzināsim, kā tos pielietot dažādos gadījumos.
Pirmais solis elektronu sadalījuma izpratnē ir izprast Pauli izslēgšanas principu, kas nosaka, ka diviem elektroniem vienā atomā nevar būt tieši tāda pati kvantu skaitļu kopa. Tas nozīmē, ka elektroniem atomā ir jāieņem dažādi enerģijas līmeņi un apakšlīmeņi.
Otrkārt, ir svarīgi iepazīties ar Aufbau likumu, kas nosaka secību, kādā orbitāles ir piepildītas atomā. Šis noteikums palīdz mums noteikt secību, kādā elektroni tiek sadalīti dažādos enerģijas līmeņos un apakšlīmeņos. Piemēram, mēs zinām, ka 1. līmenis aizpildās pirms 2. līmeņa utt.
2. Elektroniskās izplatīšanas pamatjēdzieni ķīmijā
Elektroniskā izplatīšana ķīmijā ir būtisks instruments, lai izprastu atomu un molekulu struktūru un uzvedību. Šis sadalījums nosaka, kā elektroni tiek organizēti ap atoma kodolu, ievērojot noteiktus noteikumus un principus. Šajā sadaļā mēs izpētīsim dažus pamata jēdzienus par elektronisko izplatīšanu ķīmijā.
Viens no elektroniskās sadales pamatjēdzieniem ir Aufbau princips, kas nosaka, ka elektroni tiek pievienoti zemākas enerģijas orbitālēm, pirms aizpilda augstākas enerģijas orbitāles. Tas nozīmē, ka elektroni tiek piepildīti enerģijas pieauguma secībā, ievērojot orbitālās diagrammas un Hunda likumu, kas nosaka, ka elektroni aizpilda orbitāles atsevišķi un paralēli pirms savienošanas pārī.
Lai attēlotu atoma elektronisko sadalījumu, tiek izmantota elektroniskā konfigurācija, kas parāda, kā elektroni tiek sadalīti dažādos enerģijas līmeņos un apakšlīmeņos. Piemēram, skābekļa atoma elektroniskā konfigurācija ir 1s² 2s² 2p⁴, kas norāda, ka tam ir 2 elektroni 1s līmenī, 2 elektroni 2s līmenī un 4 elektroni 2p līmenī.
3. Kas ir elektroniskās izplatīšanas vingrinājumi un kāpēc tie ir svarīgi?
Elektroniskās sadales vingrinājumi ir būtisks līdzeklis ķīmijā, lai saprastu, kā elektroni tiek organizēti atomā. Šie vingrinājumi ļauj mums noteikt katra elementa elektronisko konfigurāciju un saprast, kā orbitāles ir piepildītas ar elektroniem.
Elektroniskais sadalījums ir svarīgs, jo tas ļauj prognozēt elementu ķīmiskās un fizikālās īpašības. Zinot elementa elektronisko konfigurāciju, mēs varam noteikt tā reaktivitāti, spēju veidot ķīmiskās saites un uzvedību dažādās vidēs.
Šo vingrinājumu risināšanai ir dažādas metodes, taču tās visas veic virkni kopīgu darbību. Pirmkārt, jums jāzina orbitāļu aizpildīšanas noteikumi, piemēram, Aufbau likums, Pauli izslēgšanas princips un Hunda likums. Pēc tam elektronu konfigurāciju organizē diagrammā vai izmantojot burtu un ciparu apzīmējumus. Visbeidzot tiek pārbaudīts, vai sadalījums atbilst aizpildīšanas noteikumiem un vai kopējais elektronu skaits ir pareizs.
4. Izaiciniet savas zināšanas: 12 elektroniskās izplatīšanas vingrinājumi, lai pārbaudītu savas prasmes
Šajā sadaļā mēs piedāvājam 12 izaicinošus elektroniskās izplatīšanas vingrinājumus, kas pārbaudīs jūsu ķīmijas prasmes. Katrs no šiem vingrinājumiem izaicinās jūs pielietot savas zināšanas par elektronu sadalījumu dažādos atoma līmeņos un apakšlīmeņos. Tie ne tikai palīdzēs jums pārskatīt pamatus, bet arī praktizēt elektroniskās izplatīšanas problēmu risināšanu. efektīvi.
Katram no vingrinājumiem mēs jums nodrošināsim a soli pa solim detalizēti, kā atrisināt problēmu. Turklāt mēs sniegsim jums padomus un piemērus, lai atvieglotu jūsu izpratni. Ja jums ir nepieciešams ātrs pārskats par elektroniskās izplatīšanas pamatiem, varat izmantot mūsu interaktīvās apmācības, kas sniegs pilnīgu priekšstatu par tēmu.
Turklāt mēs iesakām izmantot tādus rīkus kā periodiskās tabulas un Lūisa diagrammas, lai skaidrāk vizualizētu elektronisko izplatīšanu. Šie rīki palīdzēs precīzi noteikt elektronu skaitu katrā līmenī un apakšlīmenī. Atcerieties, ka šo uzdevumu risināšanas atslēga ir rūpīgi analizēt katra atoma elektronisko konfigurāciju un ievērot principus, kas noteikti ar Aufbau principu, Hunda likumu un maksimālās griešanās daudzveidības noteikumu.
5. 1. uzdevums: Ūdeņraža atoma elektroniskais sadalījums
Šajā uzdevumā mēs iemācīsimies noteikt ūdeņraža atoma elektronisko sadalījumu. Elektroniskais sadalījums parāda, kā elektroni tiek sadalīti dažādos atoma enerģijas līmeņos un apakšlīmeņos. Tas ir svarīgi, lai izprastu ūdeņraža īpašības un uzvedību.
Lai noteiktu ūdeņraža atoma elektronisko sadalījumu, mums jāveic dažas darbības. Pirmkārt, mums ir jāzina ūdeņraža atomu skaits, kas ir 1. Pēc tam mēs varam izmantot Aufbo likumu, kas nosaka, ka elektroni vispirms aizpilda zemākos enerģijas līmeņus, ievērojot Hunda maksimālās daudzveidības principu.
Mēs sāksim ar 1. līmeņa aizpildīšanu, kurā var būt līdz 2 elektroniem. Nākamais līmenis ir 2. līmenis, kurā var būt arī līdz 2 elektroniem. Visbeidzot, 3. līmenis var saturēt līdz 8 elektroniem. Izmantojot šo informāciju, mēs varam noteikt ūdeņraža atoma pilnīgu elektronisko sadalījumu.
6. 2. uzdevums: Oglekļa atoma elektroniskais sadalījums
Oglekļa atoms ir viens no svarīgākajiem organiskās ķīmijas elementiem. Tās elektroniskais sadalījums nosaka veidu, kā oglekļa atomi savienojas ar citiem elementiem. Lai noteiktu oglekļa atoma elektronisko sadalījumu, ir jāievēro daži galvenie soļi.
Pirmkārt, ir svarīgi atcerēties, ka oglekļa atomā ir 6 elektroni. Šie elektroni ir sadalīti dažādos enerģijas līmeņos, ko sauc par apvalkiem. Pirmais enerģijas līmenis jeb apvalks 1 var saturēt līdz 2 elektroniem. Otrais enerģijas līmenis jeb apvalks 2 var saturēt līdz 8 elektroniem. Lai noteiktu oglekļa atoma elektronisko sadalījumu, šie apvalki ir jāaizpilda enerģijas pieauguma secībā.
Oglekļa atomam ir šāds elektroniskais sadalījums: 1s2 2s2 2p2. Tas nozīmē, ka pirmie 2 elektroni ir atrodami 1. apvalkā, 1s orbitālē. Nākamie 2 elektroni ir atrodami 2. apvalkā, 2s orbitālē. Pēdējie 2 elektroni ir atrodami 2. apvalkā, 2p orbitālē. Šis elektroniskais sadalījums mums parāda, kā elektroni ir izvietoti dažādās oglekļa atoma orbitālēs.
7. 3. uzdevums: Hlora jonu elektroniskā sadale
Lai noteiktu hlora jona elektronisko sadalījumu, vispirms jāatceras, ka hlora jons Cl- ir ieguvis elektronu, kas nozīmē, ka Tagad tam ir negatīva lādiņa pārsniegums. Tas ietekmē veidu, kā elektroni tiek sadalīti pa atoma enerģijas līmeņiem. Zemāk ir soli pa solim, kā atrisināt šī problēma:
1. Periodiskajā tabulā nosakiet hlora atomu skaitu. Hlora atomskaitlis ir 17, kas nozīmē, ka tā sākotnējā neitrālā stāvoklī ir 17 elektroni.
2. Pēc viena elektrona iegūšanas hloram tagad ir 18 elektroni. Lai noteiktu elektronu sadalījumu, paturiet prātā, ka elektroni aizpilda enerģijas līmeņus noteiktā secībā: 2, 8, 8, 1. Tas nozīmē, ka pirmie 2 elektroni aizpilda enerģijas līmeni 1, nākamie 8 piepilda enerģijas līmeni 2. no enerģijas 8 , nākamie 3 piepilda 4. enerģijas līmeni un pēdējais elektrons aizņem XNUMX. enerģijas līmeni. Ņemiet vērā, ka augstāki enerģijas līmeņi atrodas tālāk no kodola un tiem ir lielāka spēja noturēt elektronus.
3. Tāpēc hlora jona elektroniskais sadalījums būtu šāds: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6. Šis rezultāts mums parāda, ka hloram kopumā ir 18 elektroni, kas sadalīti dažādos enerģijas līmeņos. Turklāt, kļūstot par jonu ar lādiņu -1, tas iegūst lielāku stabilitāti, pateicoties tā visattālākā enerģijas līmeņa pilnīgai piepildīšanai.
8. 4. uzdevums: Skābekļa atoma elektroniskais sadalījums
Skābekļa atoma atomu skaits ir 8, kas norāda, ka tā elektroniskajā konfigurācijā ir 8 elektroni. Lai noteiktu skābekļa atoma elektronisko sadalījumu, mums ir jāveic soli pa solim process. Pirmkārt, mums jāatceras, ka elektroni ir sadalīti dažādos enerģijas līmeņos, kas pazīstami kā apvalki. Pirmajā kodolam tuvākajā apvalkā var būt līdz 2 elektroniem, otrajā līdz 8 elektroniem, bet trešajā līdz 8 elektroniem.
Skābekļa atomam mēs sākam ar kodolam vistuvāk esošā apvalka aizpildīšanu, kas ir pirmais apvalks. Šajā apvalkā ievietojam 2 elektronus. Pēc tam mēs pārejam uz nākamo apvalku un ievietojam atlikušos 6 elektronus. Tas dod mums elektronu sadalījumu 2 pirmajā slānī un 6 otrajā slānī. Viens veids, kā to attēlot, ir uzrakstīt skābekļa elektronisko konfigurāciju kā 1s2 2s2 2p4.
Skābekļa atoma elektronisko sadalījumu var vizualizēt kā konfigurāciju, kurā elektroni aizpilda dažādus apvalkus un apakščaulas saskaņā ar Aufbau likumu. Ir svarīgi pieminēt, ka šis elektroniskais sadalījums palīdz mums saprast, kā elektronu negatīvais lādiņš tiek organizēts skābekļa atomā un kā tie mijiedarbojas ar citiem atomiem ķīmiskajās saitēs. Šīs informācijas iegūšana ir būtiska, lai izprastu skābekļa ķīmiskos mehānismus un īpašības dažādās ķīmiskās reakcijās.
9. 5. vingrinājums: Dzelzs jonu elektroniskā sadale (Fe2+)
Šajā uzdevumā mēs iemācīsimies noteikt dzelzs jona (Fe2+) elektronisko sadalījumu. Dzelzs ir pārejas elements, un tā elektronisko konfigurāciju var noteikt, izmantojot aufbau likumu un Pauli izslēgšanas principu.
Lai sāktu, mums jāatceras, ka dzelzs atomu skaits ir 26, kas nozīmē, ka tajā ir 26 elektroni. Zaudējot divus elektronus, veidojot Fe2+ jonu, mainīsies tā elektroniskais sadalījums.
Pirmais solis ir uzrakstīt neitrālā dzelzs atoma elektronisko konfigurāciju. Tas tiek darīts, izmantojot enerģijas līmeņa diagrammu vai Aufbau likumu. Neitrāla Fe elektroniskā konfigurācija ir 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d6. Tagad mums jāņem vērā, ka dzelzs (II) jons ir zaudējis divus elektronus, tāpēc mums ir jālikvidē visattālākie elektroni, ievērojot Pauli izslēgšanas principu. Iegūtais elektroniskais sadalījums būs 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d6. Šis elektroniskais sadalījums ir dzelzs(II) jonu elektroniskais sadalījums..
10. 6. uzdevums. Kalcija jonu (Ca2+) elektroniskais sadalījums
Šajā uzdevumā tiks analizēts kalcija jonu (Ca2+) elektroniskais sadalījums. Lai atrisinātu šo problēmu, ir jāsaprot kalcija elektroniskā konfigurācija un tas, kā tas tiek pārveidots par pozitīvo jonu.
Kalcija atomu skaits ir 20, kas nozīmē, ka tā neitrālā stāvoklī ir 20 elektroni. Kalcija elektroniskā konfigurācija sākotnējā stāvoklī ir 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2. Taču, kad kalcijs zaudē divus elektronus, veidojot Ca2+ jonu, mainās tā elektroniskais sadalījums.
Kad mēs zaudējam divus elektronus no 4s apvalka, kalcija jonu elektroniskais sadalījums kļūst 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6. Tas nozīmē, ka kalcija jonam ir elektroniskā struktūra, kas līdzīga argona cēlgāzes struktūrai. Izprotot šo elektronisko sadalījumu, mēs varam izprast kalcija jonu uzvedību un īpašības ķīmiskajās reakcijās un tā mijiedarbībā ar citām ķīmiskajām sugām.
11. 7. uzdevums: Slāpekļa atoma elektroniskais sadalījums
Lai atrisinātu slāpekļa atoma elektronu sadalījuma uzdevumu, mums ir jāveic daži galvenie soļi. Pirmkārt, ir svarīgi atcerēties, ka slāpekļa atoma atomu skaits ir 7, kas nozīmē, ka tajā ir 7 elektroni.
Nākamais solis ir noteikt orbitāļu piepildīšanas secību. Lai to izdarītu, mēs izmantojam aufbau principu, kas nosaka, ka orbitāles tiek aizpildītas augošā enerģijas secībā. Pēc tam elektroni tiek sadalīti orbitālēs pēc aufbau principa, līdz elektroni ir izsmelti.
Slāpekļa gadījumā mēs sākam ar 1s orbitāles aizpildīšanu, kurā var būt ne vairāk kā 2 elektroni. Tālāk mēs piepildām 2s orbitāli ar vēl 2 elektroniem. Tālāk mēs aizpildām trīs p orbitāles (2px, 2py un 2pz) ar atlikušajiem 3 elektroniem. Visbeidzot, mēs pārbaudām, vai esam izmantojuši 7 pieejamos elektronus un esam aizpildījuši visas orbitāles no zemākās līdz augstākajai enerģijai.
12. 8. uzdevums: Sēra atoma elektroniskais sadalījums
Sērs ir ķīmiskais elements ar atomskaitli 16 un simbolu S. Lai noteiktu sēra atoma elektronisko sadalījumu, ir jāzina atoma uzbūve un elektroniskā konfigurācija. Sēra elektronisko konfigurāciju iegūst, ievērojot Aufbau diagrammas noteikumu, kas nosaka, ka atoma elektroni tiek piepildīti pieaugošā enerģijas secībā.
Pirmais solis, lai noteiktu sēra atoma elektronisko sadalījumu, ir zināt tā atomskaitli, kas šajā gadījumā ir 16. No turienes elektroni jāpiešķir dažādiem enerģijas līmeņiem: 1. līmenis var saturēt līdz 2 elektroniem, 2. līmenis. līdz 8 elektroniem un 3. līmenī līdz 6 elektroniem. Ievērojot šo noteikumu, elektroni tiek piešķirti no lielākās uz zemāko enerģiju, līdz tiek sasniegts atomskaitlis.
Sēra gadījumā elektronisko sadalījumu var attēlot šādi: 1s22s22p63s23p4. Tas norāda, ka 1. līmenī ir 2 elektroni, 2. līmenī 8 elektroni, 3. līmenī s apakšlīmenī ir 2 elektroni un p apakšlīmenī ir 4 elektroni. Ir svarīgi atzīmēt, ka elektronu skaitam katrā līmenī jābūt vienādam ar elementa atomu skaitu.
13. 9. uzdevums: Magnija jona (Mg2+) elektroniskais sadalījums
Kad magnija jons (Mg2+) ir izveidojies, ir svarīgi zināt tā elektronisko sadalījumu, lai labāk izprastu tā īpašības ķīmiskās vielas. Elektroniskais sadalījums apraksta, kā elektroni tiek sadalīti dažādos atoma vai jonu apvalkos un apakšapvalkos. Magnija jona gadījumā mēs varam noteikt tā elektronisko sadalījumu, izmantojot elektroniskās konfigurācijas konstruēšanas vai iegūšanas principu.
Magnija jonam (Mg2+) ir pozitīvs lādiņš 2+, kas nozīmē, ka tas ir zaudējis divus elektronus, salīdzinot ar neitrālo magnija atomu. Tas nozīmē, ka tai tagad ir 10 elektroni, nevis sākotnējie 12. Lai noteiktu Mg2+ elektronisko sadalījumu, mums šie 10 elektroni jāpiešķir dažādiem apvalkiem un apakščaulām saskaņā ar konstrukcijas principu.
Mēs sākam, piešķirot elektronus visdziļākajam apvalkam, kas ir pirmais (n = 1). Tā kā elektroni piepildās augošā enerģijas secībā, pirmais elektrons tiek piešķirts 1. apakšlīmenim. Pēc tam nākamie astoņi elektroni tiek piešķirti otrajam apvalkam (n = 2), 2s un 2p apakšlīmenim. Tomēr, tā kā magnija jons ir zaudējis divus elektronus, mums atlicis sadalīt tikai divus elektronus. Tie tiek ievietoti 2s apakšlīmenī, atstājot 2p apakšlīmeni tukšu. Tāpēc magnija jona (Mg2+) elektroniskais sadalījums ir 1s2 2s2.
14. 10. uzdevums: Litija atoma elektroniskais sadalījums
Litija atomam ir īpaša elektroniska konfigurācija, kas nosaka, kā tā elektroni tiek sadalīti dažādos enerģijas līmeņos un apakšlīmeņos. Lai noteiktu šo elektronisko sadalījumu, mēs varam izmantot Aufbau likumu un Hunda noteikumus un enerģijas vienlīdzības maksimālās daudzveidības noteikumus.
Litija atoma elektronisko konfigurāciju var noteikt, veicot šādas darbības:
1. Nosakiet litija atomskaitli, kas ir 3. Tas parāda, ka litija atomam ir trīs elektroni.
2. Atrodiet elektronus dažādos enerģijas līmeņos un apakšlīmeņos. Pirmais enerģijas līmenis, kas pazīstams kā K līmenis, var saturēt ne vairāk kā 2 elektronus, savukārt otrais enerģijas līmenis, kas pazīstams kā L līmenis, var saturēt ne vairāk kā 8 elektronus.
3. Vispirms novietojiet elektronus K līmenī. Litijam ir viens elektrons K līmenī.
4. Novietojiet atlikušos elektronus L līmenī. Litijam ir divi elektroni L līmenī.
5. Litija atoma elektroniskais sadalījums ir 1s² 2s¹. Tas norāda, ka litijam ir viens elektrons K līmenī un divi elektroni L līmenī.
Ir svarīgi atzīmēt, ka litija atoma elektroniskais sadalījums atbilst kvantu mehānikas noteikumiem, kas mums norāda, kā tiek aizpildīti dažādi enerģijas līmeņi un apakšlīmeņi. Litija elektroniskā konfigurācija sniedz mums informāciju par tā elektronu sadalījumu un tā stabilitāti pamata stāvoklī.
Rezumējot, iesniegtie elektroniskās izplatīšanas vingrinājumi ir būtisks rīks, lai pārbaudītu un nostiprinātu savas zināšanas šajā svarīgajā ķīmijas jomā. Caur tiem jums ir bijusi iespēja iepazīties ar noteikumiem, kas regulē elektronu sadalījumu dažādos atomu līmeņos un apakšlīmeņos.
Risinot šos uzdevumus, jūs esat varējis pārbaudīt savas spējas pielietot elektroniskās izplatīšanas pamatprincipus, piemēram, Aufbau likumu, Pauli izslēgšanas principu un Hunda likumu. Turklāt jūs esat iemācījušies izmantot periodisko tabulu, lai noteiktu elektronu skaitu katrā līmenī un apakšlīmenī.
Ir svarīgi uzsvērt, ka elektroniskajam sadalījumam ir izšķiroša nozīme, lai izprastu ķīmisko elementu īpašības un uzvedību. Apgūstot ar šiem vingrinājumiem saistītos jēdzienus un prasmes, jūs būsiet gatavs uzlabot savu izpratni par atomu struktūru un ķīmiju kopumā.
Atcerieties, ka pastāvīga prakse un vingrinājumu risināšana ir jūsu zināšanu nostiprināšanas atslēga. Mēs iesakām turpināt izpētīt līdzīgus vingrinājumus un iedziļināties citos aspektos, kas saistīti ar elektronisko izplatīšanu. Tas ļaus jums uzlabot savas prasmes un izveidot stabilu pamatu jomā tik svarīgi kā ķīmija.
Noslēgumā jāsaka, ka šo elektroniskās izplatīšanas uzdevumu risināšana ir devusi iespēju pārbaudīt savas zināšanas un prasmes šajā svarīgajā ķīmijas jomā. Turpinot praktizēt un izpētīt šo tēmu, jūs būsiet ceļā, lai kļūtu par elektroniskās izplatīšanas ekspertu un nostiprinātu savus pamatus ķīmijā kopumā.
Es esmu Sebastians Vidals, datoru inženieris, kurš aizraujas ar tehnoloģijām un DIY. Turklāt es esmu radītājs tecnobits.com, kur es dalos ar pamācībām, lai padarītu tehnoloģijas pieejamākas un saprotamākas ikvienam.