Pengedaran elektronik ialah konsep asas dalam kimia dan fizik, dan menguasainya memerlukan pemahaman yang kukuh tentang prinsip asas. Untuk menguji pengetahuan anda dan mengukuhkan kemahiran anda, kami telah menyediakan satu siri 12 latihan pengedaran elektronik. Dalam artikel ini, kami akan meneroka setiap latihan ini secara terperinci, memfokuskan pada aplikasi praktikalnya dan memberikan penjelasan yang jelas dan ringkas untuk penyelesaiannya. Bersedia untuk mencabar pemahaman anda tentang topik utama ini dan tingkatkan kemahiran pengedaran elektronik anda!
1. Pengenalan kepada pengedaran elektronik dalam teori kuantum
Pengagihan elektron dalam teori kuantum adalah konsep asas untuk memahami bagaimana elektron disusun di sekeliling nukleus dalam atom. Dalam bahagian ini, kami akan meneroka prinsip asas topik ini dan mempelajari cara menerapkannya dalam kes yang berbeza.
Langkah pertama dalam memahami taburan elektron ialah memahami prinsip pengecualian Pauli, yang menyatakan bahawa tiada dua elektron dalam atom yang sama boleh mempunyai set nombor kuantum yang sama. Ini bermakna elektron mesti menduduki tahap tenaga dan subperingkat yang berbeza dalam atom.
Kedua, adalah penting untuk membiasakan diri dengan peraturan Aufbau, yang menyatakan urutan di mana orbital diisi dalam atom. Peraturan ini membantu kita menentukan susunan elektron diedarkan dalam tahap tenaga dan subperingkat yang berbeza. Sebagai contoh, kita tahu bahawa tahap 1 mengisi sebelum tahap 2, dan seterusnya.
2. Konsep asas pengagihan elektronik dalam kimia
Pengedaran elektronik dalam kimia ialah alat asas untuk memahami struktur dan tingkah laku atom dan molekul. Pengagihan ini menetapkan cara elektron disusun di sekeliling nukleus atom, mengikut peraturan dan prinsip tertentu. Dalam bahagian ini, kita akan meneroka beberapa konsep asas tentang pengedaran elektronik dalam kimia.
Salah satu konsep asas dalam pengagihan elektronik ialah prinsip Aufbau, yang menyatakan bahawa elektron ditambah kepada orbital tenaga yang lebih rendah terlebih dahulu sebelum mengisi orbital tenaga yang lebih tinggi. Ini bermakna elektron-elektron diisi mengikut urutan peningkatan tenaga, mengikut rajah orbital dan menghormati peraturan Hund, yang menyatakan bahawa elektron mengisi orbital secara individu dan selari sebelum berpasangan.
Untuk mewakili pengedaran elektronik atom, konfigurasi elektronik digunakan, yang menunjukkan bagaimana elektron diedarkan dalam tahap tenaga dan subperingkat yang berbeza. Sebagai contoh, konfigurasi elektronik atom oksigen ialah 1s² 2s² 2p⁴, yang menunjukkan bahawa ia mempunyai 2 elektron dalam tahap 1s, 2 elektron dalam tahap 2s dan 4 elektron dalam tahap 2p.
3. Apakah latihan pengedaran elektronik dan mengapa ia penting?
Latihan pengedaran elektronik ialah alat asas dalam kimia untuk memahami bagaimana elektron disusun dalam atom. Latihan ini membolehkan kami mengenal pasti konfigurasi elektronik setiap elemen dan memahami bagaimana orbital diisi dengan elektron.
Pengagihan elektronik adalah penting kerana ia membolehkan kita meramalkan sifat kimia dan fizikal unsur. Dengan mengetahui konfigurasi elektronik sesuatu unsur, kita boleh menentukan kereaktifannya, keupayaannya untuk membentuk ikatan kimia dan kelakuannya dalam persekitaran yang berbeza.
Terdapat kaedah yang berbeza untuk menyelesaikan latihan ini, tetapi semuanya mengikut satu siri langkah biasa. Pertama, anda mesti mengetahui peraturan untuk mengisi orbital, seperti peraturan Aufbau, prinsip pengecualian Pauli, dan peraturan Hund. Konfigurasi elektron kemudiannya disusun pada rajah atau menggunakan notasi huruf dan nombor. Akhirnya, ia diperiksa bahawa pengedaran mematuhi peraturan pengisian dan jumlah bilangan elektron adalah betul.
4. Cabar pengetahuan anda: 12 latihan pengedaran elektronik untuk menguji kemahiran anda
Dalam bahagian ini, kami membentangkan 12 latihan pengedaran elektronik yang mencabar yang akan menguji kemahiran kimia anda. Setiap latihan ini akan mencabar anda untuk menggunakan pengetahuan anda tentang pengagihan elektron dalam pelbagai peringkat dan subperingkat atom. Bukan sahaja mereka akan membantu anda menyemak asas, tetapi mereka juga akan memberi anda latihan menyelesaikan masalah pengedaran elektronik. dengan berkesan.
Untuk setiap latihan, kami akan menyediakan anda dengan langkah demi langkah terperinci cara menyelesaikan masalah. Selain itu, kami akan memberikan tip dan contoh untuk memudahkan pemahaman anda. Jika anda memerlukan semakan pantas tentang asas pengedaran elektronik, anda boleh menggunakan tutorial interaktif kami, yang akan memberi anda gambaran keseluruhan lengkap tentang topik tersebut.
Selain itu, kami mengesyorkan menggunakan alat seperti jadual berkala dan gambar rajah Lewis untuk menggambarkan pengedaran elektronik dengan lebih jelas. Alat ini akan membantu anda mengenal pasti bilangan elektron dalam setiap peringkat dan subperingkat dengan tepat. Ingat bahawa kunci untuk menyelesaikan latihan ini adalah dengan teliti menganalisis konfigurasi elektronik setiap atom dan mengikut prinsip yang ditetapkan oleh prinsip Aufbau, peraturan Hund dan peraturan kepelbagaian putaran maksimum.
5. Latihan 1: Pengagihan elektronik atom hidrogen
Dalam latihan ini, kita akan belajar untuk menentukan taburan elektronik atom hidrogen. Pengagihan elektronik memberitahu kita bagaimana elektron diedarkan dalam tahap tenaga yang berbeza dan subperingkat atom. Ini penting untuk memahami sifat dan tingkah laku hidrogen.
Untuk menentukan pengedaran elektronik atom hidrogen, kita mesti mengikuti beberapa langkah. Pertama, kita mesti mengetahui nombor atom hidrogen, iaitu 1. Kemudian, kita boleh menggunakan peraturan Aufbau, yang menyatakan bahawa elektron mengisi tahap tenaga terendah terlebih dahulu, mengikut prinsip kepelbagaian maksimum Hund.
Kita akan mulakan dengan mengisi tahap 1, yang boleh mengandungi sehingga 2 elektron. Tahap seterusnya ialah tahap 2, yang juga boleh memuatkan sehingga 2 elektron. Akhirnya, tahap 3 boleh mengandungi sehingga 8 elektron. Menggunakan maklumat ini, kita boleh menentukan pengedaran elektronik lengkap atom hidrogen.
6. Latihan 2: Pengagihan elektronik atom karbon
Atom karbon adalah salah satu unsur terpenting dalam kimia organik. Pengedaran elektroniknya menentukan cara atom karbon bergabung dengan unsur lain. Untuk menentukan taburan elektronik atom karbon, beberapa mesti diikuti langkah-langkah penting.
Pertama sekali, adalah penting untuk diingat bahawa atom karbon mempunyai 6 elektron. Elektron ini diedarkan dalam tahap tenaga yang berbeza yang dipanggil kulit. Tahap tenaga pertama, atau cangkang 1, boleh mengandungi sehingga 2 elektron. Tahap tenaga kedua, atau cangkang 2, boleh mengandungi sehingga 8 elektron. Untuk menentukan pengedaran elektronik atom karbon, cangkerang ini mesti diisi mengikut urutan peningkatan tenaga.
Atom karbon mempunyai taburan elektronik berikut: 1s2 2s2 2p2. Ini bermakna bahawa 2 elektron pertama ditemui dalam kulit 1, dalam orbital 1s. 2 elektron seterusnya ditemui dalam kulit 2, dalam orbital 2s. 2 elektron terakhir ditemui dalam kulit 2, dalam orbital 2p. Pengagihan elektronik ini memberitahu kita bagaimana elektron disusun dalam orbital atom karbon yang berbeza.
7. Latihan 3: Pengagihan elektronik ion klorin
Untuk menentukan taburan elektronik ion klorin, kita mesti ingat dahulu bahawa ion klorin, Cl-, telah mendapat elektron, yang bermaksud bahawa Ia kini mempunyai lebihan cas negatif. Ini memberi kesan kepada cara pengagihan elektron merentasi tahap tenaga atom. Di bawah adalah langkah demi langkah bagaimana untuk menyelesaikannya masalah ini:
1. Kenal pasti nombor atom klorin pada jadual berkala. Nombor atom klorin ialah 17, bermakna ia mempunyai 17 elektron dalam keadaan neutral asalnya.
2. Selepas mendapat satu elektron, klorin kini mempunyai 18 elektron jumlah. Untuk menentukan taburan elektron, perlu diingat bahawa elektron mengisi tahap tenaga dalam susunan tertentu: 2, 8, 8, 1. Ini bermakna 2 elektron pertama mengisi tahap tenaga 1, 8 seterusnya mengisi tahap tenaga 2. tenaga 8 , 3 seterusnya mengisi tahap tenaga 4 dan elektron terakhir menduduki tahap tenaga XNUMX. Perhatikan bahawa tahap tenaga yang lebih tinggi berada lebih jauh dari nukleus dan mempunyai kapasiti yang lebih besar untuk memegang elektron.
3. Oleh itu, taburan elektronik ion klorin adalah seperti berikut: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6. Keputusan ini memberitahu kita bahawa klorin mempunyai sejumlah 18 elektron yang diedarkan dalam tahap tenaga yang berbeza. Di samping itu, dengan menjadi ion dengan cas -1, ia memperoleh kestabilan yang lebih besar kerana pengisian lengkap tahap tenaga terluarnya.
8. Latihan 4: Pengagihan elektronik atom oksigen
Atom oksigen mempunyai nombor atom 8, yang menunjukkan bahawa ia mempunyai 8 elektron dalam konfigurasi elektroniknya. Untuk menentukan pengedaran elektronik atom oksigen, kita mesti mengikuti proses langkah demi langkah. Pertama sekali, kita mesti ingat bahawa elektron diedarkan dalam tahap tenaga yang berbeza, yang dikenali sebagai cengkerang. Cangkang pertama yang paling hampir dengan nukleus boleh mengandungi sehingga 2 elektron, yang kedua hingga 8 elektron, dan yang ketiga hingga 8 elektron.
Untuk atom oksigen, kita mulakan dengan mengisi cangkerang yang paling hampir dengan nukleus, iaitu cangkerang pertama. Kami meletakkan 2 elektron dalam kulit ini. Kemudian, kami bergerak ke petala seterusnya dan letakkan baki 6 elektron. Ini memberi kita taburan elektron sebanyak 2 pada lapisan pertama dan 6 pada lapisan kedua. Satu cara untuk mewakili ini ialah menulis konfigurasi elektronik oksigen sebagai 1s2 2s2 2p4.
Pengagihan elektronik atom oksigen boleh divisualisasikan sebagai konfigurasi di mana elektron mengisi kulit dan subkulit yang berbeza mengikut peraturan Aufbau. Adalah penting untuk menyebut bahawa pengedaran elektronik ini membantu kita memahami bagaimana cas negatif elektron disusun dalam atom oksigen dan bagaimana ia berinteraksi dengan atom lain dalam ikatan kimia. Mempunyai maklumat ini adalah penting untuk memahami mekanisme kimia dan sifat oksigen dalam tindak balas kimia yang berbeza.
9. Latihan 5: Pengagihan elektronik ion besi (Fe2+)
Dalam latihan ini, kita akan belajar untuk menentukan taburan elektronik ion besi (Fe2+). Besi ialah unsur peralihan dan konfigurasi elektroniknya boleh ditentukan menggunakan peraturan aufbau dan prinsip pengecualian Pauli.
Untuk memulakan, kita mesti ingat bahawa besi mempunyai nombor atom 26, yang bermaksud ia mempunyai 26 elektron. Dengan kehilangan dua elektron untuk membentuk ion Fe2+, taburan elektroniknya akan berubah.
Langkah pertama ialah menulis konfigurasi elektronik atom besi neutral. Ini dilakukan menggunakan rajah aras tenaga atau peraturan Aufbau. Konfigurasi elektronik Fe neutral ialah 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d6. Sekarang, kita mesti mengambil kira bahawa ion besi(II) telah kehilangan dua elektron, jadi kita mesti menghapuskan elektron terluar, mengikut prinsip pengecualian Pauli. Taburan elektronik yang terhasil ialah 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d6. Pengagihan elektronik ini ialah pengagihan elektronik ion besi(II)..
10. Latihan 6: Pengagihan elektronik ion kalsium (Ca2+)
Dalam latihan ini, taburan elektronik ion kalsium (Ca2+) akan dianalisis. Untuk menyelesaikan masalah ini, adalah perlu untuk memahami konfigurasi elektronik kalsium dan bagaimana ia ditukar kepada ion positif.
Kalsium mempunyai nombor atom 20, bermakna ia mempunyai 20 elektron dalam keadaan neutralnya. Konfigurasi elektronik kalsium dalam keadaan asasnya ialah 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2. Walau bagaimanapun, apabila kalsium kehilangan dua elektron untuk membentuk ion Ca2+, taburan elektroniknya berubah.
Apabila kita kehilangan dua elektron daripada petala 4s, taburan elektronik ion kalsium menjadi 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6. Ini bermakna ion kalsium mempunyai struktur elektronik yang serupa dengan argon gas mulia. Dengan memahami pengedaran elektronik ini, kita boleh memahami kelakuan dan sifat ion kalsium dalam tindak balas kimia dan dalam interaksinya dengan spesies kimia lain.
11. Latihan 7: Pengagihan elektronik atom nitrogen
Untuk menyelesaikan latihan pengedaran elektron untuk atom nitrogen, kita mesti mengikuti beberapa langkah utama. Pertama, adalah penting untuk diingat bahawa atom nitrogen mempunyai nombor atom 7, bermakna ia mempunyai 7 elektron.
Langkah seterusnya ialah menentukan susunan orbital diisi. Untuk melakukan ini, kami menggunakan prinsip aufbau, yang menyatakan bahawa orbital diisi dalam susunan tenaga menaik. Kemudian, elektron diedarkan dalam orbital mengikut prinsip aufbau sehingga elektron habis.
Dalam kes nitrogen, kita mulakan dengan mengisi orbital 1s, yang boleh menampung maksimum 2 elektron. Seterusnya, kami mengisi orbital 2s dengan 2 elektron lagi. Seterusnya, kami mengisi tiga orbital p (2px, 2py dan 2pz) dengan baki 3 elektron. Akhir sekali, kami menyemak bahawa kami telah menggunakan 7 elektron yang tersedia dan telah mengisi semua orbital dari tenaga terendah hingga tertinggi.
12. Latihan 8: Pengagihan elektronik atom sulfur
Sulfur ialah unsur kimia dengan nombor atom 16 dan simbol S. Untuk menentukan taburan elektronik atom sulfur, perlu mengetahui struktur atom dan konfigurasi elektronik. Konfigurasi elektronik sulfur diperoleh dengan mengikuti peraturan rajah Aufbau, yang menyatakan bahawa elektron atom diisi dalam susunan tenaga yang semakin meningkat.
Langkah pertama untuk menentukan taburan elektronik atom sulfur adalah untuk mengetahui nombor atomnya, yang dalam kes ini ialah 16. Dari sana, elektron mesti diberikan kepada tahap tenaga yang berbeza: tahap 1 boleh mengandungi sehingga 2 elektron , tahap 2 sehingga 8 elektron dan tahap 3 hingga 6 elektron. Mengikut peraturan ini, elektron ditugaskan dari tenaga tertinggi ke terendah sehingga nombor atom dicapai.
Dalam kes sulfur, taburan elektronik boleh diwakili seperti berikut: 1s22s22p63s23p4. Ini menunjukkan tahap 1 mengandungi 2 elektron, tahap 2 mengandungi 8 elektron, tahap 3 mengandungi 2 elektron dalam sublevel s dan 4 elektron dalam sublevel p. Adalah penting untuk diperhatikan bahawa bilangan elektron dalam setiap peringkat mestilah sama dengan nombor atom unsur.
13. Latihan 9: Pengagihan elektronik ion magnesium (Mg2+)
Sebaik sahaja ion magnesium (Mg2+) telah terbentuk, adalah penting untuk mengetahui pengedaran elektroniknya untuk lebih memahami sifat-sifatnya bahan kimia. Pengagihan elektronik menerangkan bagaimana elektron diedarkan dalam pelbagai kulit dan subkulit atom atau ion. Dalam kes ion magnesium, kita boleh menentukan pengedaran elektroniknya menggunakan prinsip membina atau mendapatkan konfigurasi elektronik.
Ion magnesium (Mg2+) mempunyai cas positif 2+, bermakna ia telah kehilangan dua elektron berbanding atom magnesium neutral. Ini menunjukkan bahawa ia kini mempunyai 10 elektron dan bukannya 12 yang asal. Untuk menentukan taburan elektronik Mg2+, kita mesti menetapkan 10 elektron ini kepada kulit dan subkulit yang berbeza mengikut prinsip pembinaan.
Kita mulakan dengan memberikan elektron kepada kulit paling dalam, iaitu yang pertama (n = 1). Oleh kerana elektron mengisi tertib tenaga menaik, elektron pertama diberikan kepada subperingkat 1s. Kemudian, lapan elektron seterusnya diberikan kepada kulit kedua (n = 2), kepada subperingkat 2s dan 2p. Walau bagaimanapun, oleh kerana ion magnesium telah kehilangan dua elektron, kita hanya mempunyai dua elektron lagi untuk diperuntukkan. Ini diletakkan dalam subperingkat 2s, meninggalkan subperingkat 2p kosong. Oleh itu, taburan elektronik ion magnesium (Mg2+) ialah 1s2 2s2.
14. Latihan 10: Pengagihan elektronik atom litium
Atom litium mempunyai konfigurasi elektronik khusus yang menentukan bagaimana elektronnya diagihkan dalam tahap tenaga dan subperingkat yang berbeza. Untuk menentukan pengedaran elektronik ini, kita boleh menggunakan peraturan Aufbau dan peraturan Hund dan kepelbagaian maksimum peraturan tenaga yang sama.
Konfigurasi elektronik atom litium boleh ditentukan dengan mengikuti langkah berikut:
1. Tentukan nombor atom litium, iaitu 3. Ini memberitahu kita bahawa atom litium mempunyai tiga elektron.
2. Cari elektron dalam tahap tenaga dan subperingkat yang berbeza. Tahap tenaga pertama, dikenali sebagai tahap K, boleh mengandungi maksimum 2 elektron, manakala tahap tenaga kedua, dikenali sebagai tahap L, boleh mengandungi maksimum 8 elektron.
3. Letakkan elektron dalam aras K terlebih dahulu. Litium mempunyai satu elektron dalam aras K.
4. Letakkan baki elektron pada aras L. Litium mempunyai dua elektron dalam aras L.
5. Taburan elektronik atom litium ialah 1s² 2s¹. Ini menunjukkan bahawa litium mempunyai satu elektron dalam tahap K dan dua elektron dalam tahap L.
Adalah penting untuk ambil perhatian bahawa pengedaran elektronik atom litium mengikut peraturan mekanik kuantum, yang memberitahu kita bagaimana tahap tenaga dan subperingkat yang berbeza diisi. Konfigurasi elektronik litium memberikan kita maklumat tentang pengedaran elektronnya dan kestabilannya dalam keadaan asasnya.
Secara ringkasnya, latihan pengedaran elektronik yang dibentangkan adalah alat asas untuk menguji dan mengukuhkan pengetahuan anda dalam bidang kimia yang penting ini. Melalui mereka, anda telah berpeluang membiasakan diri dengan peraturan yang mengawal pengagihan elektron dalam pelbagai peringkat dan subperingkat atom.
Dengan menyelesaikan latihan ini, anda telah dapat menguji keupayaan anda untuk menggunakan prinsip asas pengedaran elektronik, seperti peraturan Aufbau, prinsip pengecualian Pauli dan peraturan Hund. Selain itu, anda telah belajar menggunakan jadual berkala untuk menentukan bilangan elektron dalam setiap peringkat dan subperingkat.
Adalah penting untuk menyerlahkan bahawa pengedaran elektronik adalah penting untuk memahami sifat dan tingkah laku unsur kimia. Dengan menguasai konsep dan kemahiran yang berkaitan dengan latihan ini, anda akan bersedia untuk memajukan pemahaman anda tentang struktur atom dan kimia secara umum.
Ingat bahawa latihan berterusan dan latihan penyelesaian adalah kunci untuk mengukuhkan pengetahuan anda. Kami mengesyorkan agar anda terus meneroka latihan yang serupa dan menyelidiki aspek lain yang berkaitan dengan pengedaran elektronik. Ini akan membolehkan anda meningkatkan kemahiran anda dan membangunkan asas yang kukuh dalam sesuatu bidang sangat penting seperti kimia.
Kesimpulannya, menyelesaikan latihan pengedaran elektronik ini telah memberi anda peluang untuk menguji pengetahuan dan kemahiran anda dalam bidang kimia yang penting ini. Dengan terus berlatih dan meneroka topik ini, anda akan menjadi pakar dalam pengedaran elektronik dan mengukuhkan asas anda dalam kimia secara umum.
Saya Sebastián Vidal, seorang jurutera komputer yang meminati teknologi dan DIY. Tambahan pula, saya adalah pencipta tecnobits.com, tempat saya berkongsi tutorial untuk menjadikan teknologi lebih mudah diakses dan difahami oleh semua orang.