Mazoezi 12 ya Usambazaji wa Kielektroniki: Pima Maarifa Yako

Usambazaji wa kielektroniki ni dhana ya msingi katika kemia na fizikia, na kuisimamia kunahitaji ufahamu thabiti wa kanuni za msingi. Ili kupima ujuzi wako na kuimarisha ujuzi wako, tumeandaa mfululizo wa mazoezi 12 ya usambazaji wa kielektroniki. Katika makala hii, tutachunguza kila moja ya mazoezi haya kwa undani, tukizingatia matumizi yao ya vitendo na kutoa maelezo ya wazi na mafupi kwa azimio lao. Jitayarishe kupinga uelewa wako wa mada hii muhimu na uboresha ujuzi wako wa usambazaji wa kielektroniki!

1. Utangulizi wa usambazaji wa elektroniki katika nadharia ya quantum

Usambazaji wa elektroni katika nadharia ya quantum ni dhana ya msingi ya kuelewa jinsi elektroni zimepangwa kuzunguka kiini katika atomi. Katika sehemu hii, tutachunguza kanuni za msingi za mada hii na kujifunza jinsi ya kuzitumia katika matukio tofauti.

Hatua ya kwanza katika kuelewa usambazaji wa elektroni ni kuelewa kanuni ya kutengwa kwa Pauli, ambayo inasema kwamba hakuna elektroni mbili kwenye atomi moja zinaweza kuwa na seti sawa ya nambari za quantum. Hii ina maana kwamba elektroni lazima kuchukua viwango tofauti vya nishati na sublevels katika atomi.

Pili, ni muhimu kufahamiana na sheria ya Aufbau, ambayo inasema mlolongo ambao obiti hujazwa katika atomi. Sheria hii inatusaidia kubainisha mpangilio ambao elektroni husambazwa katika viwango tofauti vya nishati na viwango vidogo. Kwa mfano, tunajua kwamba kiwango cha 1 hujazwa kabla ya kiwango cha 2, na kadhalika.

2. Dhana za msingi za usambazaji wa umeme katika kemia

Usambazaji wa kielektroniki katika kemia ni chombo cha msingi cha kuelewa muundo na tabia ya atomi na molekuli. Usambazaji huu huanzisha jinsi elektroni zimepangwa karibu na kiini cha atomiki, kufuata sheria na kanuni fulani. Katika sehemu hii, tutachunguza baadhi ya dhana za kimsingi kuhusu usambazaji wa kielektroniki katika kemia.

Mojawapo ya dhana za kimsingi katika usambazaji wa kielektroniki ni kanuni ya Aufbau, ambayo inasema kwamba elektroni huongezwa kwa obiti za chini za nishati kwanza kabla ya kujaza obiti za juu za nishati. Hii ina maana kwamba elektroni hujazwa kwa utaratibu wa kuongeza nishati, kufuata mchoro wa obiti na kuheshimu utawala wa Hund, ambao unasema kuwa elektroni hujaza obiti moja kwa moja na kwa sambamba kabla ya kuoanisha.

Ili kuwakilisha usambazaji wa elektroniki wa atomi, usanidi wa elektroniki hutumiwa, ambao unaonyesha jinsi elektroni zinasambazwa katika viwango tofauti vya nishati na viwango vidogo. Kwa mfano, usanidi wa kielektroniki wa atomi ya oksijeni ni 1s² 2s² 2p⁴, ambayo inaonyesha kuwa ina elektroni 2 katika kiwango cha 1, elektroni 2 katika kiwango cha 2, na elektroni 4 katika kiwango cha 2p.

3. Mazoezi ya usambazaji wa kielektroniki ni nini na kwa nini ni muhimu?

Mazoezi ya usambazaji wa kielektroniki ni zana ya msingi katika kemia kuelewa jinsi elektroni hupangwa katika atomi. Mazoezi haya yanatuwezesha kutambua usanidi wa kielektroniki wa kila kipengele na kuelewa jinsi obiti hujazwa na elektroni.

Usambazaji wa kielektroniki ni muhimu kwa sababu huturuhusu kutabiri mali ya kemikali na ya mwili ya vitu. Kwa kujua usanidi wa elektroniki wa kipengele, tunaweza kuamua reactivity yake, uwezo wake wa kuunda vifungo vya kemikali na tabia yake katika mazingira tofauti.

Kuna njia tofauti za kutatua mazoezi haya, lakini yote yanafuata mfululizo wa hatua za kawaida. Kwanza, lazima ujue sheria za kujaza obiti, kama vile sheria ya Aufbau, kanuni ya kutengwa ya Pauli, na sheria ya Hund. Usanidi wa elektroni kisha hupangwa kwenye mchoro au kutumia nukuu ya herufi na nambari. Hatimaye, inaangaliwa kuwa usambazaji unakubaliana na sheria za kujaza na kwamba jumla ya idadi ya elektroni ni sahihi.

4. Changamoto ujuzi wako: Mazoezi 12 ya usambazaji wa kielektroniki ili kujaribu ujuzi wako

Katika sehemu hii, tunawasilisha mazoezi 12 yenye changamoto ya usambazaji wa kielektroniki ambayo yatajaribu ujuzi wako wa kemia. Kila moja ya mazoezi haya yatakupa changamoto ya kutumia maarifa yako kuhusu usambazaji wa elektroni katika viwango tofauti na viwango vidogo vya atomi. Sio tu watakusaidia kukagua misingi, lakini pia watakupa mazoezi ya kutatua shida za usambazaji wa kielektroniki. kwa ufanisi.

Kwa kila moja ya mazoezi, tutakupa a hatua kwa hatua kwa kina jinsi ya kutatua tatizo. Kwa kuongeza, tutakupa vidokezo na mifano ili kuwezesha uelewa wako. Ikiwa unahitaji mapitio ya haraka ya misingi ya usambazaji wa umeme, unaweza kutumia mafunzo yetu ya maingiliano, ambayo yatakupa maelezo kamili ya mada.

Kwa kuongeza, tunapendekeza kutumia zana kama vile majedwali ya muda na michoro ya Lewis ili kuibua usambazaji wa kielektroniki kwa uwazi zaidi. Zana hizi zitakusaidia kutambua kwa usahihi idadi ya elektroni katika kila ngazi na kiwango kidogo. Kumbuka kwamba ufunguo wa kutatua mazoezi haya ni kuchambua kwa uangalifu usanidi wa elektroniki wa kila atomi na kufuata kanuni zilizowekwa na kanuni ya Aufbau, sheria ya Hund na sheria ya kuzidisha kwa kiwango cha juu cha spin.

5. Zoezi la 1: Usambazaji wa kielektroniki wa atomi ya hidrojeni

6. Zoezi la 2: Usambazaji wa kielektroniki wa atomi ya kaboni

Atomi ya kaboni ni mojawapo ya vipengele muhimu zaidi katika kemia ya kikaboni. Usambazaji wake wa kielektroniki huamua jinsi atomi za kaboni huchanganyika na vitu vingine. Kuamua usambazaji wa elektroniki wa atomi ya kaboni, baadhi lazima ifuatwe hatua muhimu.

Kwanza kabisa, ni muhimu kukumbuka kuwa atomi ya kaboni ina elektroni 6. Elektroni hizi husambazwa katika viwango tofauti vya nishati vinavyoitwa makombora. Kiwango cha kwanza cha nishati, au ganda 1, kinaweza kuwa na hadi elektroni 2. Kiwango cha pili cha nishati, au shell 2, kinaweza kuwa na hadi elektroni 8. Kuamua usambazaji wa kielektroniki wa atomi ya kaboni, makombora haya lazima yajazwe ili kuongeza nishati.

Atomu ya kaboni ina usambazaji wa kielektroniki ufuatao: 1s² 2s² 2p². Hii ina maana kwamba elektroni 2 za kwanza zinapatikana katika shell 1, katika 1s orbital. Elektroni 2 zinazofuata zinapatikana kwenye shell 2, katika 2s orbital. Elektroni 2 za mwisho zinapatikana kwenye ganda 2, kwenye obiti ya 2p. Usambazaji huu wa kielektroniki unatuambia jinsi elektroni zinavyopangwa katika obiti tofauti za atomi ya kaboni.

7. Zoezi la 3: Usambazaji wa kielektroniki wa ioni ya klorini

Kuamua usambazaji wa elektroniki wa ioni ya klorini, lazima kwanza tukumbuke kwamba ioni ya klorini, Cl-, imepata elektroni, ambayo inamaanisha kuwa Sasa ina ziada ya malipo hasi. Hii huathiri jinsi elektroni zinavyosambazwa katika viwango vya nishati ya atomi. Chini ni hatua kwa hatua jinsi ya kutatua tatizo hili:

1. Tambua nambari ya atomiki ya klorini kwenye jedwali la upimaji. Nambari ya atomiki ya klorini ni 17, ikimaanisha kuwa ina elektroni 17 katika hali yake ya asili ya upande wowote.

2. Baada ya kupata elektroni moja, klorini sasa ina jumla ya elektroni 18. Kuamua usambazaji wa elektroni, kumbuka kwamba elektroni hujaza viwango vya nishati kwa utaratibu maalum: 2, 8, 8, 1. Hii ina maana kwamba elektroni 2 za kwanza hujaza kiwango cha nishati 1, 8 ijayo kujaza kiwango cha nishati 2. ya nishati 8 , 3 ijayo kujaza kiwango cha 4 na elektroni ya mwisho inachukua kiwango cha nishati XNUMX. Kumbuka kwamba viwango vya juu vya nishati viko zaidi kutoka kwenye kiini na vina uwezo mkubwa wa kushikilia elektroni.

3. Kwa hiyo, usambazaji wa kielektroniki wa ioni ya klorini utakuwa ufuatao: 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 4s² 3d¹⁰ 4p⁶. Matokeo haya yanatuambia kuwa klorini ina jumla ya elektroni 18 zinazosambazwa katika viwango tofauti vya nishati. Kwa kuongeza, kwa kuwa ion na malipo ya -1, hupata utulivu mkubwa kutokana na kujaza kamili ya kiwango chake cha nishati ya nje.

8. Zoezi la 4: Usambazaji wa kielektroniki wa atomi ya oksijeni

Atomu ya oksijeni ina nambari ya atomiki 8, ambayo inaonyesha kuwa ina elektroni 8 katika usanidi wake wa kielektroniki. Kuamua usambazaji wa elektroniki wa atomi ya oksijeni, lazima tufuate mchakato wa hatua kwa hatua. Kwanza kabisa, lazima tukumbuke kuwa elektroni husambazwa katika viwango tofauti vya nishati, inayojulikana kama ganda. Ganda la kwanza lililo karibu na kiini linaweza kuwa na elektroni 2, la pili hadi elektroni 8, na la tatu hadi elektroni 8.

Kwa atomi ya oksijeni, tunaanza kwa kujaza shell iliyo karibu na kiini, ambayo ni shell ya kwanza. Tunaweka elektroni 2 kwenye ganda hili. Kisha, tunahamia kwenye shell inayofuata na kuweka elektroni 6 zilizobaki. Hii inatupa usambazaji wa elektroni wa 2 kwenye safu ya kwanza na 6 kwenye safu ya pili. Njia moja ya kuwakilisha hii ni kuandika usanidi wa kielektroniki wa oksijeni kama sekunde 1² 2s² 2p⁴.

Usambazaji wa kielektroniki wa atomi ya oksijeni unaweza kuonyeshwa kama usanidi ambapo elektroni hujaza ganda na ganda ndogo kulingana na sheria ya Aufbau. Ni muhimu kutaja kwamba usambazaji huu wa kielektroniki hutusaidia kuelewa jinsi chaji hasi ya elektroni hupangwa ndani ya atomi ya oksijeni na jinsi zinavyoingiliana na atomi zingine katika vifungo vya kemikali. Kuwa na taarifa hii ni muhimu kuelewa taratibu za kemikali na sifa za oksijeni katika athari tofauti za kemikali.

9. Zoezi la 5: Usambazaji wa kielektroniki wa ioni ya chuma (Fe2+)

Katika zoezi hili, tutajifunza kuamua usambazaji wa umeme wa ioni ya chuma (Fe2 +). Iron ni kipengele cha mpito na usanidi wake wa kielektroniki unaweza kuamuliwa kwa kutumia sheria ya aufbau na kanuni ya kutengwa ya Pauli.

Kuanza, tunapaswa kukumbuka kuwa chuma ina nambari ya atomiki ya 26, ambayo inamaanisha ina elektroni 26. Kwa kupoteza elektroni mbili kuunda ioni ya Fe2+, usambazaji wake wa kielektroniki utabadilika.

Hatua ya kwanza ni kuandika usanidi wa elektroniki wa atomi ya chuma ya upande wowote. Hii inafanywa kwa kutumia mchoro wa kiwango cha nishati au sheria ya Aufbau. Usanidi wa kielektroniki wa Fe ya upande wowote ni 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d6. Sasa, lazima tuzingatie kwamba ioni ya chuma (II) imepoteza elektroni mbili, kwa hivyo lazima tuondoe elektroni za nje, kwa kufuata kanuni ya kutengwa ya Pauli. Usambazaji wa elektroniki unaotokana utakuwa 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d6. Usambazaji huu wa kielektroniki ni usambazaji wa elektroniki wa ioni ya chuma (II)..

10. Zoezi la 6: Usambazaji wa kielektroniki wa ioni ya kalsiamu (Ca2+)

Katika zoezi hili, usambazaji wa kielektroniki wa ioni ya kalsiamu (Ca2+) utachambuliwa. Ili kutatua tatizo hili, ni muhimu kuelewa usanidi wa elektroniki wa kalsiamu na jinsi inabadilishwa kuwa ion chanya.

Kalsiamu ina nambari ya atomiki ya 20, ikimaanisha kuwa ina elektroni 20 katika hali yake isiyo na upande. Usanidi wa elektroniki wa kalsiamu katika hali yake ya chini ni 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2. Hata hivyo, kalsiamu inapopoteza elektroni mbili kuunda ioni ya Ca2+, usambazaji wake wa kielektroniki hubadilika.

Tunapopoteza elektroni mbili kutoka kwa shell ya 4s, usambazaji wa umeme wa ioni ya kalsiamu inakuwa 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6. Hii ina maana kwamba ioni ya kalsiamu ina muundo wa elektroniki sawa na ule wa argon ya gesi yenye heshima. Kwa kuelewa usambazaji huu wa kielektroniki, tunaweza kuelewa tabia na sifa za ioni ya kalsiamu katika athari za kemikali na katika mwingiliano wake na spishi zingine za kemikali.

11. Zoezi la 7: Usambazaji wa kielektroniki wa atomi ya nitrojeni

Ili kutatua zoezi la usambazaji wa elektroni kwa atomi ya nitrojeni, lazima tufuate baadhi ya hatua muhimu. Kwanza, ni muhimu kukumbuka kuwa atomi ya nitrojeni ina nambari ya atomiki 7, ambayo inamaanisha kuwa ina elektroni 7.

Hatua inayofuata ni kuamua utaratibu ambao orbitals hujazwa. Ili kufanya hivyo, tunatumia kanuni ya aufbau, ambayo inasema kwamba obiti zinajazwa katika utaratibu wa kupanda wa nishati. Kisha, elektroni husambazwa katika obiti kufuata kanuni ya aufbau hadi elektroni zimechoka.

Katika kesi ya nitrojeni, tunaanza kwa kujaza 1s orbital, ambayo inaweza kushikilia upeo wa elektroni 2. Ifuatayo, tunajaza obiti ya 2s na elektroni 2 zaidi. Ifuatayo, tunajaza obiti tatu za p (2px, 2py na 2pz) na elektroni 3 zilizobaki. Hatimaye, tunaangalia kwamba tumetumia elektroni 7 zilizopo na tumejaza obiti zote kutoka kwa nishati ya chini hadi ya juu zaidi.

12. Zoezi la 8: Usambazaji wa kielektroniki wa atomi ya salfa

Sulfuri ni kipengele cha kemikali na nambari ya atomiki 16 na ishara S. Kuamua usambazaji wa umeme wa atomi ya sulfuri, ni muhimu kujua muundo wa atomi na usanidi wa elektroniki. Configuration ya elektroniki ya sulfuri hupatikana kwa kufuata kanuni ya mchoro wa Aufbau, ambayo inasema kwamba elektroni za atomi zinajazwa katika kuongezeka kwa utaratibu wa nishati.

Hatua ya kwanza ya kuamua usambazaji wa umeme wa atomi ya sulfuri ni kujua idadi yake ya atomiki, ambayo katika kesi hii ni 16. Kutoka hapo, elektroni lazima zipewe viwango tofauti vya nishati: ngazi ya 1 inaweza kuwa na hadi 2 elektroni , ngazi ya 2. hadi elektroni 8 na kiwango cha 3 hadi elektroni 6. Kufuatia sheria hii, elektroni hupewa nishati kutoka juu hadi chini hadi nambari ya atomiki ifikiwe.

Katika kesi ya sulfuri, usambazaji wa elektroniki unaweza kuwakilishwa kama ifuatavyo: 1s²2s²2p⁶3s²3p⁴. Hii inaonyesha kwamba kiwango cha 1 kina elektroni 2, kiwango cha 2 kina elektroni 8, kiwango cha 3 kina elektroni 2 katika ngazi ndogo ya s na elektroni 4 katika p sublevel. Ni muhimu kutambua kwamba idadi ya elektroni katika kila ngazi lazima iwe sawa na nambari ya atomiki ya kipengele.

13. Zoezi la 9: Usambazaji wa kielektroniki wa ioni ya magnesiamu (Mg2+)

Mara tu ioni ya magnesiamu (Mg2+) imeundwa, ni muhimu kujua usambazaji wake wa kielektroniki ili kuelewa vyema Mali zake kemikali. Usambazaji wa kielektroniki unaelezea jinsi elektroni zinavyosambazwa katika ganda tofauti na ganda ndogo za atomi au ioni. Kwa upande wa ioni ya magnesiamu, tunaweza kuamua usambazaji wake wa elektroniki kwa kutumia kanuni ya kujenga au kupata usanidi wa elektroniki.

Ioni ya magnesiamu (Mg2+) ina chaji chanya ya 2+, kumaanisha kuwa imepoteza elektroni mbili ikilinganishwa na atomi ya magnesiamu isiyo na upande. Hii inamaanisha kuwa sasa ina elektroni 10 badala ya 12 za asili. Kuamua usambazaji wa kielektroniki wa Mg2+, ni lazima tuweke elektroni hizi 10 kwa makombora na ganda ndogo kulingana na kanuni ya ujenzi.

Tunaanza kwa kugawa elektroni kwa ganda la ndani, ambalo ni la kwanza (n = 1). Kwa kuwa elektroni hujaza mpangilio wa kupanda wa nishati, elektroni ya kwanza imepewa kiwango kidogo cha 1s. Kisha, elektroni nane zifuatazo zimepewa shell ya pili (n = 2), kwa 2s na 2p sublevels. Walakini, kwa kuwa ioni ya magnesiamu imepoteza elektroni mbili, tuna elektroni mbili tu zilizobaki kutenga. Hizi zimewekwa katika kiwango kidogo cha 2, na kuacha kiwango kidogo cha 2p tupu. Kwa hiyo, usambazaji wa elektroniki wa ioni ya magnesiamu (Mg2 +) ni 1s2 2s2.

14. Zoezi la 10: Usambazaji wa kielektroniki wa atomi ya lithiamu

Atomu ya lithiamu ina usanidi maalum wa kielektroniki ambao huamua jinsi elektroni zake zinavyosambazwa katika viwango tofauti vya nishati na viwango vidogo. Kuamua usambazaji huu wa elektroniki, tunaweza kutumia sheria ya Aufbau na sheria za Hund na sheria za wingi wa juu wa usawa wa nishati.

Usanidi wa elektroniki wa atomi ya lithiamu inaweza kuamua kwa kufuata hatua zifuatazo:

1. Tambua nambari ya atomiki ya lithiamu, ambayo ni 3. Hii inatuambia kwamba atomi ya lithiamu ina elektroni tatu.
2. Tafuta elektroni katika viwango tofauti vya nishati na viwango vidogo. Kiwango cha kwanza cha nishati, kinachojulikana kama kiwango cha K, kinaweza kuwa na kiwango cha juu cha elektroni 2, wakati kiwango cha nishati cha pili, kinachojulikana kama kiwango cha L, kinaweza kuwa na elektroni 8.

3. Weka elektroni katika kiwango cha K kwanza Lithiamu ina elektroni moja katika kiwango cha K.

4. Weka elektroni zilizobaki katika kiwango cha L Lithiamu ina elektroni mbili katika kiwango cha L.
5. Mgawanyo wa kielektroniki wa atomi ya lithiamu ni 1s² 2s¹. Hii inaonyesha kuwa lithiamu ina elektroni moja katika kiwango cha K na elektroni mbili katika kiwango cha L.

Ni muhimu kutambua kwamba usambazaji wa umeme wa atomi ya lithiamu hufuata sheria za mechanics ya quantum, ambayo inatuambia jinsi viwango tofauti vya nishati na sublevels hujazwa. Usanidi wa kielektroniki wa lithiamu hutupatia habari juu ya usambazaji wa elektroni zake na utulivu wake katika hali yake ya chini.

Kwa muhtasari, mazoezi ya usambazaji wa kielektroniki yaliyowasilishwa ni zana ya kimsingi ya kujaribu na kuimarisha maarifa yako katika uwanja huu muhimu wa kemia. Kupitia kwao, umepata fursa ya kufahamiana na sheria zinazosimamia usambazaji wa elektroni katika viwango tofauti na viwango vidogo vya atomi.

Kwa kutatua mazoezi haya, umeweza kujaribu uwezo wako wa kutumia kanuni za kimsingi za usambazaji wa kielektroniki, kama vile sheria ya Aufbau, kanuni ya kutengwa ya Pauli na sheria ya Hund. Zaidi ya hayo, umejifunza kutumia jedwali la upimaji kuamua idadi ya elektroni katika kila ngazi na ngazi ndogo.

Ni muhimu kuangazia kwamba usambazaji wa kielektroniki ni muhimu katika kuelewa sifa na tabia ya vipengele vya kemikali. Kwa kufahamu dhana na ujuzi unaohusishwa na mazoezi haya, utakuwa tayari kuendeleza uelewa wako wa muundo wa atomiki na kemia kwa ujumla.

Kumbuka kwamba mazoezi ya mara kwa mara na mazoezi ya kutatua ni muhimu kwa kuimarisha ujuzi wako. Tunapendekeza kwamba uendelee kuchunguza mazoezi sawa na kuangazia vipengele vingine vinavyohusiana na usambazaji wa kielektroniki. Hii itakuruhusu kuboresha ujuzi wako na kukuza msingi thabiti katika uwanja muhimu sana kama kemia.

Kwa kumalizia, kutatua mazoezi haya ya usambazaji wa umeme kumekupa fursa ya kupima ujuzi na ujuzi wako katika uwanja huu muhimu wa kemia. Kwa kuendelea kufanya mazoezi na kuchunguza mada hii, utakuwa kwenye njia yako ya kuwa mtaalam wa usambazaji wa kielektroniki na kuimarisha msingi wako katika kemia kwa ujumla.