12 Fa'amalositino Fa'asoa Fa'aeletonika: Tofotofo Lou Poto

Fa'asoa fa'aeletonika ose manatu fa'avae i le kemisi ma le fisiki, ma o le fa'ata'ita'iina e mana'omia ai se malamalamaga mautu i mataupu fa'avae. Ina ia faʻataʻitaʻiina lou malamalama ma faʻamalosia ou tomai, ua matou saunia se faasologa o faʻataʻitaʻiga e 12 faʻaeletoroni. I totonu o lenei tusiga, o le a tatou suʻesuʻeina auʻiliʻili nei faʻatinoga taʻitasi, e taulaʻi i la latou faʻaoga faʻatino ma tuʻuina atu faʻamatalaga manino ma manino mo la latou fofo. Sauni e lu'iina lou malamalama i lenei autu autu ma fa'aleleia au tomai fa'asoa fa'aeletonika!

1. Fa'atomuaga i fa'asoa fa'aeletoroni i le quantum theory

O le tufatufaina atu o le eletise i le quantum theory o se manatu faavae mo le malamalama pe faʻafefea ona faʻatulagaina electrons i le nucleus i totonu o se atom. I lenei vaega, o le a tatou suʻesuʻeina mataupu faavae o lenei autu ma aʻoaʻo pe faʻapefea ona faʻaogaina i mataupu eseese.

O le laasaga muamua i le malamalama i le tufatufaina atu o le eletise o le malamalama lea i le Pauli tuusaunoaga mataupu faavae, lea e fai mai e leai ni electrons se lua i le atoma tutusa e mafai ona tutusa le seti o numera quantum. O lona uiga e tatau i electrons ona nofo i tulaga eseese o le malosi ma sublevels i se atom.

Lona lua, e taua le faamasani i le tulafono a Aufbau, lea o loʻo taʻu mai ai le faasologa o loʻo faʻatumu ai orbital i totonu o se atom. O lenei tulafono e fesoasoani ia i tatou e fuafua le faʻatonuga o loʻo tufatufaina atu ai eletise i tulaga eseese o le malosi ma lalo ifo. Mo se faʻataʻitaʻiga, matou te iloa e faʻatumu le laʻasaga 1 aʻo leʻi oʻo i le laʻasaga 2, ma isi.

2. Manatu autu o le tufatufaina faaeletonika i kemisi

Fa'asoa fa'aeletonika i le kemisi ose meafaigaluega fa'avae mo le malamalama i le fausaga ma le amio a atoms ma molela'au. O lenei tufatufaga e faʻamautu ai pe faʻafefea ona faʻatulagaina le eletise i le atomic nucleus, mulimuli i tulafono ma mataupu faavae. I lenei vaega, o le a tatou suʻesuʻeina nisi o manatu faʻavae e uiga i le tufatufaina eletise i le kemisi.

O se tasi o manatu faavae i le tufatufaina faaeletonika o le Aufbau mataupu faavae, lea e taʻu mai o le eletise e faaopoopo i lalo o le malosi orbital muamua aʻo leʻi faʻatumu le maualuga o le malosi orbitals. O lona uiga e fa'atumuina le eletise i le fa'atuputeleina o le malosi, mulimuli i le ata fa'ata'amilosaga ma le fa'aaloalo i le tulafono a Hund, lea e ta'u mai ai e fa'atumu e le eletonika ia ta'itasi ma tutusa a'o le'i fa'aluaina.

E fai ma sui o le tufatufaina faʻaeletoroni o se atoma, o loʻo faʻaogaina le faʻaogaina o le eletise, lea e faʻaalia ai le tufatufaina atu o le eletise i tulaga eseese o le malosi ma sublevels. Mo se faʻataʻitaʻiga, o le faʻaogaina eletise o le okesene atom o le 1s² 2s² 2p⁴, o loʻo faʻaalia ai e 2 electrons i le 1s level, 2 electrons i le 2s level, ma 4 electrons i le 2p level.

3. O a fa'atinoga fa'aeletonika e tufa atu ma aiseā e tāua ai?

O fa'atinoga fa'aeletonika tufaina ose meafaigaluega fa'avae i le kemisi e malamalama ai pe fa'apefea ona fa'atulagaina eletise i totonu o se atom. O nei faʻatinoga e mafai ai ona matou iloa le faʻaogaina o le eletise o elemene taʻitasi ma malamalama pe faʻafefea ona faʻatumu ia orbital i electrons.

E taua tele le tufatufaina atu o le eletise aua e mafai ai ona tatou vaʻai le vailaʻau ma mea faʻaletino o elemene. E ala i le iloaina o le faatulagaga faaeletonika o se elemene, e mafai ona tatou fuafuaina lona gaioi, lona gafatia e fausia sootaga vailaau ma ana amioga i siosiomaga eseese.

E i ai auala eseese e foia ai nei faʻamalositino, ae latou te mulimuli uma i se faasologa o laasaga masani. Muamua, e tatau ona e iloa tulafono mo le faʻatumuina o orbital, e pei o le tulafono a Aufbau, le faʻavae o Pauli, ma le tulafono a Hund. Ona fa'atulagaina lea o le fa'aeletonika i luga o se ata po'o le fa'aogaina o mata'itusi ma numera. Ma le mea mulimuli, e siakiina o le tufatufaina atu o loʻo tausisia tulafono faʻatumu ma o le aofaʻi atoa o electrons e saʻo.

4. Lu'i lou malamalama: 12 fa'amalositino tufatufa fa'aeletonika e su'e ai ou tomai

I lenei vaega, matou te tuʻuina atu 12 luʻitau faʻasalalauga faʻaeletoroni e faʻataʻitaʻi ai ou tomai kemisi. O nei fa'atinoga ta'itasi o le a lu'iina ai oe e fa'aoga lou malamalama e uiga i le tufatufaina atu o electrons i tulaga eseese ma vaega laiti o se atom. E le gata o le a latou fesoasoani ia te oe e toe iloilo faʻavae, ae o le a latou tuʻuina atu foi ia te oe faʻataʻitaʻiga foia faʻafitauli faʻaeletoroni tufatufaina. lelei.

Mo faʻatinoga taʻitasi, matou te tuʻuina atu ia te oe se laasaga i lea laasaga auiliili auala e foia ai le faafitauli. E le gata i lea, matou te avatu ia te oe fautuaga ma faʻataʻitaʻiga e faafaigofie ai lou malamalama. Afai e te manaʻomia se toe iloiloga vave o faʻavae o le tufatufaina faʻaeletoroni, e mafai ona e faʻaogaina a matou aʻoaʻoga faʻasalalauga, lea o le a tuʻuina atu ai ia te oe se aotelega atoa o le autu.

E le gata i lea, matou te fautuaina le faʻaaogaina o meafaigaluega e pei o laulau faʻavaitaimi ma Lewis ata e faʻaalia manino ai le tufatufaina atu o le eletise. O nei meafaigaluega o le a fesoasoani ia te oe e iloa saʻo ai le numera o electrons i tulaga taʻitasi ma lalo ifo. Manatua o le ki i le foia o nei faʻatinoga o le suʻesuʻeina ma le totoʻa o le faʻaogaina eletise o atoma taʻitasi ma mulimulitaʻi i mataupu faavae na faʻatuina e le Aufbau mataupu, tulafono a Hund ma le tulafono o le tele o le tele o spin.

5. Fa'amalositino 1: Fa'aeletonika tufatufaina o le hydrogen atom

6. Fa'amalositino 2: Fa'aeletonika tufaina o le kaponi atoma

O le carbon atom o se tasi o elemene sili ona taua i le kemisi oona. O lona fa'asoa fa'aeletoroni e fuafua ai le auala e tu'ufa'atasia ai atoms carbon ma isi elemene. Ina ia fuafuaina le tufatufaina faaeletonika o le carbon atom, o nisi e tatau ona mulimulitaia laasaga autu.

Muamua lava, e taua le manatua o le carbon atom e 6 electrons. O nei eletise e tufatufa atu i tulaga eseese o le malosi e taʻua o atigi. O le tulaga muamua o le malosi, poʻo le atigi 1, e mafai ona aofia ai le 2 electrons. O le maualuga lona lua o le malosi, poʻo le atigi 2, e mafai ona aofia ai le 8 electrons. Ina ia fuafuaina le tufatufaina faaeletonika o le carbon atom, o nei atigi e tatau ona faatumuina i le faasologa o le faateleina o le malosi.

O le carbon atom o loʻo i ai le tufatufaina faʻaeletoroni: 1s² 2s² 2p². O lona uiga o le 2 electrons muamua e maua i le atigi 1, i le 1s orbital. O le isi 2 electrons o loʻo maua i le atigi 2, i le 2s orbital. O le 2 eletise mulimuli e maua i le atigi 2, i le 2p orbital. O lenei fa'asoa fa'aeletoroni o lo'o ta'u mai ai ia i tatou pe fa'apefea ona fa'atulagaina ia electrons i fa'asologa eseese o le carbon atom.

7. Fa'atinoga 3: Fa'aeletonika tufaina ole chlorine ion

Ina ia fuafuaina le tufatufaina faaeletonika o le chlorine ion, e tatau ona tatou manatua muamua o le chlorine ion, Cl-, ua maua se electron, o lona uiga o lena Ua i ai nei le sili atu o se tau leaga. E afaina ai le auala e tufatufaina atu ai eletise i le maualuga o le malosi o le atom. O lo'o i lalo se laasaga ma lea laasaga pe fa'afefea ona foia lenei faʻafitauli:

1. Fa'ailoa le numera atomika o le chlorine i luga o le laulau fa'avaitaimi. Ole numera atomika ole chlorine o le 17, o lona uiga e 17 electrons i lona tulaga le mautonu muamua.

2. Ina ua uma ona maua eletoni tasi, chlorine ua 18 electrons le aofaiga atoa. Ina ia fuafuaina le tufatufaina atu o le eletise, ia manatua o le eletise e faʻatumu le maualuga o le malosi i se faʻatonuga faʻapitoa: 2, 8, 8, 1. O lona uiga o le muamua 2 electrons faʻatumu le malosi 1, o le isi 8 faʻatumu le malosi tulaga 2. o le malosi 8 , o le isi 3 faʻatumu le maualuga o le malosi 4 ma le eletise mulimuli o loʻo nofoia le maualuga o le malosi XNUMX. Manatua o le maualuga maualuga o le malosi e sili atu mai le nucleus ma e sili atu le malosi e taofi ai electrons.

3. O lea la, o le tufatufaina faaeletonika o le chlorine ion o le a faapea: 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 4s² 3d¹⁰ 4p⁶. O lenei taunuuga e taʻu mai ai ia i tatou o le chlorine o loʻo i ai le aofaʻi o 18 electrons tufatufaina i tulaga eseese o le malosi. E le gata i lea, e ala i le avea ma se ion ma le tau o le -1, e maua ai le mautu sili atu ona o le faʻatumu atoatoa o lona malosi pito i fafo.

8. Fa'atinoga 4: Fa'aeletonika tufaina o le okesene atom

O le okesene atom o loʻo i ai se numera atomika o le 8, lea e faʻaalia ai o loʻo i ai 8 electrons i lona faʻaogaina eletise. Ina ia fuafuaina le tufatufaina faaeletonika o le okesene atom, e tatau ona tatou mulimuli i se laasaga ma lea laasaga faagasologa. Muamua lava, e tatau ona tatou manatua o le eletise e tufatufaina atu i tulaga eseese o le malosi, ua taʻua o atigi. O le atigi muamua e latalata i le nucleus e mafai ona aofia ai e oo atu i le 2 electrons, o le lona lua e oo atu i le 8 electrons, ma le lona tolu e oo atu i le 8 electrons.

Mo le okesene atom, tatou amata i le faatumuina o le atigi sili ona latalata i le nucleus, o le atigi muamua. Matou te tuʻuina 2 electrons i totonu o lenei atigi. Ona, matou agai atu i le isi atigi ma tuʻu le isi 6 electrons. E maua mai ai ia i matou se tufatufa eletise o le 2 i le vaega muamua ma le 6 i le vaega lona lua. O se tasi o auala e faʻaalia ai lenei mea o le tusia lea o le faʻaogaina eletise o le okesene e pei o le 1s² 2s² 2p⁴.

O le fa'aeletoroni fa'aeletonika o le okesene atom e mafai ona va'aia e pei o se fa'atulagaga lea e fa'atumu ai e le eletise ia atigi ma atigi laiti e tusa ai ma le tulafono a Aufbau. E taua le taʻua o lenei tufatufa faʻaeletoroni e fesoasoani ia i tatou e malamalama ai pe faʻafefea ona faʻatulagaina le leaga o le eletise i totonu ole okesene atom ma pe faʻafefea ona latou fegalegaleai ma isi atoma i totonu o vailaʻau. O le i ai o nei fa'amatalaga e taua tele e malamalama ai i le fa'aogaina o vaila'au ma meatotino o le okesene i gaioiga fa'a-kemikolo eseese.

9. Fa'amalositino 5: Fa'aeletonika tufatufaina o le u'amea (Fe2+)

I lenei faʻamalositino, o le a tatou aʻoaʻoina e fuafua le tufatufaina faʻaeletoroni o le uʻamea uʻamea (Fe2 +). O le uʻamea o se elemene fesuiaʻi ma o lona faʻaogaina eletise e mafai ona fuafuaina e faʻaaoga ai le aufbau rule ma le Pauli exclusion principle.

Ina ia amata, e tatau ona tatou manatua o le uʻamea o loʻo i ai se numera atomic o le 26, o lona uiga e 26 electrons. E ala i le leiloa o ni eletise se lua e fausia ai le Fe2 + ion, o le a suia lona tufatufa eletise.

O le laasaga muamua o le tusia lea o le faatulagaga faaeletonika o le atomi u'amea le tutusa. E faia lea i le fa'aogaina o le fa'asologa o le malosi po'o le tulafono a Aufbau. Ole fa'aeletoroni fa'aeletonika ole Fe fa'aituau ole 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d6. I le taimi nei, e tatau ona tatou manatu o le uʻamea (II) ion ua leiloa electrons e lua, o lea e tatau ona tatou aveesea le electrons i fafo, mulimuli i le mataupu faavae tuusaunoaina Pauli. Ole fa'asoa fa'aeletoroni e maua ole 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d6. O lenei tufatufa faʻaeletoroni o le tufatufaina faʻaeletoroni o le uʻamea (II) ion..

10. Fa'amalositino 6: Fa'aeletonika tufaina ole calcium ion (Ca2+)

I lenei faʻamalositino, o le a suʻesuʻeina le tufatufaina eletise o le calcium ion (Ca2 +). Ina ia foia lenei faafitauli, e tatau ona malamalama i le faatulagaga faaeletonika o le calcium ma pe faapefea ona liua i se ion lelei.

O le calcium ei ai le numera atomika o le 20, o lona uiga e 20 eletise i lona tulaga le mautonu. O le faatulagaga faaeletonika o le calcium i lona tulaga eleele o le 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2. Ae peitaʻi, pe a leiloa e le calcium ni eletise se lua e fausia ai le Ca2 + ion, o lona tufatufaina atu eletise e suia.

A tatou leiloa le lua eletise mai le atigi 4s, o le tufatufaina faaeletonika o le calcium ion e avea ma 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6. O lona uiga o le calcium ion o loʻo i ai se fausaga eletise e tutusa ma le argon gas mamalu. E ala i le malamalama i lenei tufatufa faʻaeletoroni, e mafai ona tatou malamalama i amioga ma meatotino o le calcium ion i vailaʻau faʻasolosolo ma i ana fegalegaleaiga ma isi ituaiga vailaʻau.

11. Fa'amalositino 7: Fa'aeletonika tufaina o le atomu nitrogen

Ina ia foia le faamalositino tufatufaina eletise mo le atom nitrogen, e tatau ona tatou mulimuli i ni laasaga autu. Muamua, e taua le manatua o le nitrogen atom ei ai le numera atomic o le 7, o lona uiga e 7 electrons.

O le isi laasaga o le fuafuaina lea o le faasologa o loʻo faʻatumu ai orbitals. Ina ia faia lenei mea, matou te faʻaaogaina le aufbau principle, lea e taʻu mai ai orbital e faʻatumu i le faʻasologa o le malosi. Ona, e tufatufaina atu le electrons i orbitals mulimuli i le aufbau mataupu faavae seia oo ina vaivai le electrons.

I le tulaga o le nitrogen, matou te amata i le faʻatumu o le 1s orbital, lea e mafai ona taofiofia le maualuga o le 2 electrons. Le isi, matou te faʻatumu le 2s orbital ma le 2 sili atu eletise. O le isi, matou te faʻatumu le tolu p orbitals (2px, 2py ma 2pz) faʻatasi ai ma le 3 electrons o totoe. Mulimuli ane, matou te siakiina ua matou faʻaogaina le 7 eletise avanoa ma faʻatumu uma orbitals mai le maualalo i le malosi maualuga.

12. Fa'atinoga 8: Tufa fa'aeletonika o le sulfur atoma

Sulfur o se elemene kemisi ma numera atomic 16 ma le faailoga S. Ina ia fuafuaina le tufatufaina faaeletonika o le sulfur atom, e tatau ona iloa le fausaga o le atom ma le faatulagaga faaeletonika. O le faʻaogaina eletise o le sulfur e maua e ala i le mulimuli i le tulafono o le ata Aufbau, o loʻo taʻu mai ai o le eletise o se atoma o loʻo faʻatumuina i le faʻateleina o le malosi.

O le laasaga muamua e fuafua ai le tufatufaina atu o le eletise o le sulfur atom o le iloa lea o lona numera atomic, lea i lenei tulaga o le 16. Mai iina, e tatau ona tuʻuina atu le eletise i tulaga eseese o le malosi: tulaga 1 e mafai ona aofia ai le 2 electrons , tulaga 2 e oo atu i le 8 electrons ma tulaga 3 e oo atu i le 6 electrons. I le mulimuli ai i lenei tulafono, o le eletise e tofia mai le maualuga i le maualalo le malosi seia oʻo i le numera atomika.

I le tulaga o le sulfur, o le tufatufaina faaeletonika e mafai ona faʻatusalia e faapea: 1s²2s²2p⁶3s²3p⁴. O loʻo faʻaalia ai o le laʻasaga 1 o loʻo i ai le 2 eletise, o le laʻasaga 2 o loʻo i ai le 8 eletise, o le tulaga 3 o loʻo i ai le 2 eletise i le s sublevel ma le 4 electrons i le p sublevel. E taua le maitauina o le numera o electrons i tulaga taʻitasi e tatau ona tutusa ma le numera atomic o le elemene.

13. Fa'amalositino 9: Fa'aeletonika tufatufaina o le magnesium ion (Mg2+)

O le taimi lava e fausia ai le magnesium ion (Mg2+), e taua le iloa o lona tufatufaina eletise ina ia malamalama atili ai Ana meatotino vaila'au. O le tufatufaina faaeletonika o loʻo faʻamatalaina pe faʻafefea ona tufatufaina atu eletise i atigi eseese ma atigi fatu o se atom poʻo se ion. I le tulaga o le magnesium ion, e mafai ona tatou fuafuaina lona tufatufaina eletise e faʻaaoga ai le mataupu faavae o le fausiaina poʻo le mauaina o le faʻaogaina eletise.

O le magnesium ion (Mg2+) o loʻo i ai se totogi lelei o le 2+, o lona uiga ua leiloa le lua eletise pe a faʻatusatusa i le magnesium atomi le tutusa. O lona uiga o loʻo i ai nei le 10 electrons nai lo le 12 muamua. Ina ia fuafuaina le tufatufaina faaeletonika o Mg2 +, e tatau ona tatou tofia nei 10 electrons i atigi eseese ma subshells e tusa ai ma le mataupu faavae.

Matou te amata i le tuʻuina atu o le eletise i le atigi pito i totonu, o le muamua (n = 1). Talu ai e faʻatumu e le eletise le faʻasologa o le malosi, o le eletise muamua e tuʻuina atu i le 1s sublevel. Ona, o le isi valu electrons ua tofia i le atigi lona lua (n = 2), i le 2s ma 2p sublevels. Ae ui i lea, talu ai o le magnesium ion ua leiloa lua electrons, e na o le lua electrons o totoe e faʻasoa. O nei mea e tu'u i le 2s sublevel, tu'u ai le 2p sublevel gaogao. O le mea lea, o le tufatufaina faaeletonika o le magnesium ion (Mg2+) o le 1s2 2s2.

14. Fa'amalositino 10: Fa'aeletonika tufaina o le lithium atom

O le lithium atom ei ai se faʻatulagaga faʻaeletoroni faʻapitoa e fuafua pe faʻafefea ona tufatufaina atu ana eletise i tulaga eseese o le malosi ma lalo ifo. Mo le fuafuaina o lenei tufatufa faʻaeletoroni, e mafai ona tatou faʻaogaina le tulafono a Aufbau ma tulafono a Hund ma tulafono o le maualuga tele o le tutusa o le malosi.

O le fa'aeletoroni fa'aeletonika o le lithium atom e mafai ona fuafuaina e ala i le mulimulita'i i laasaga nei:

1. Fuafua le numera atomic o le lithium, o le 3. E taʻu mai ai ia i tatou o le lithium atom e tolu eletise.
2. Su'e le eletise i tulaga eseese o le malosi ma vaega laiti. O le tulaga muamua o le malosi, ua taʻua o le K tulaga, e mafai ona i ai le maualuga o le 2 electrons, ae o le tulaga lona lua o le malosi, ua taʻua o le tulaga L, e mafai ona i ai le maualuga o le 8 electrons.

3. Tuu le eletise i le tulaga K muamua o le Lithium e tasi le eletise i le tulaga K.

4. Tuu le electrons totoe i le tulaga L Lithium e lua electrons i le tulaga L.
5. O le tufatufaina faaeletonika o le lithium atom e 1s² 2s¹. O loʻo faʻaalia ai o le lithium e tasi le eletise i le K tulaga ma lua eletise i le L tulaga.

E taua le maitauina o le tufatufaina atu o le eletise o le lithium atom e mulimuli i tulafono o le quantum mechanics, lea e taʻu mai ia i tatou pe faʻafefea ona faʻatumu tulaga eseese o le malosi ma sublevels. O le fa'aeletonika fa'aeletonika o le lithium e maua ai fa'amatalaga e uiga i le tufatufaina atu o ana eletise ma lona mautu i lona tulaga eleele.

I le aotelega, o faʻatinoga faʻaeletoroni tufatufaina o loʻo tuʻuina atu o se meafaigaluega faʻavae e suʻe ai ma faʻamalosia lou malamalama i lenei matata taua o le kemisi. E ala ia i latou, ua e maua le avanoa e faamasani ai i tulafono e pulea ai le tufatufaina o electrons i tulaga eseese ma sublevels o atoms.

I le fo'ia o nei fa'atinoga, ua mafai ai ona e fa'ata'ita'iina lou tomai e fa'atatau i mataupu fa'avae o fa'asoa fa'aeletoroni, e pei o le tulafono a Aufbau, le fa'a'esea a Pauli, ma le tulafono a Hund. E le gata i lea, ua e aʻoaʻoina e faʻaaoga le laulau faʻavaitaimi e fuafua ai le numera o electrons i laʻasaga taʻitasi ma laʻasaga.

E taua le fa'ailoaina o le tufatufaina fa'aeletonika e taua tele i le malamalama i meatotino ma amioga a elemene kemisi. E ala i le faʻataʻitaʻiina o manatu ma tomai e fesoʻotaʻi ma nei faʻamalositino, o le a e saunia e faʻalautele lou malamalama i le fausaga atomic ma le kemisi lautele.

Manatua o faʻataʻitaʻiga faifaipea ma faʻataʻitaʻiga fofo o le ki lea e faʻamalosia ai lou malamalama. Matou te fautua atu e te faʻaauau le suʻesuʻeina o faʻataʻitaʻiga tutusa ma suʻesuʻe i isi itu e fesoʻotaʻi ma le tufatufaina faʻaeletoroni. O lenei mea o le a faʻatagaina oe e faʻaleleia ou tomai ma atiaʻe se faavae mautu i totonu o se fanua taua tele pei o le kemisi.

I le fa'ai'uga, o le fo'ia o nei fa'atinoga fa'asoa fa'aeletonika ua e maua ai le avanoa e fa'ata'ita'i ai lou iloa ma lou tomai i lenei matata taua o le kemisi. E ala i le faʻaauau pea ona faʻataʻitaʻi ma suʻesuʻe lenei autu, o le ae alu i lau ala e avea ai oe ma se tagata tomai faapitoa i tufatufa faʻaeletoroni ma faʻamalosia lou faʻavae i le kemisi lautele.