Comment écrire des configurations électroniques pour les atomes de n'importe quel élément?

Alors remplissez les orbitales en fonction du nombre d'électrons dans votre atome — Les ensembles orbitaux vont dans un ordre prédéterminé et ont un nombre défini d'électrons par ensemble, alors remplissez les orbitales en fonction du nombre d'électrons dans votre atome.

La configuration électronique d' un atome est une représentation numérique de ses orbitales électroniques. Les orbitales électroniques sont des régions de formes différentes autour du noyau d'un atome où les électrons sont mathématiquement susceptibles de se trouver. Une configuration électronique peut rapidement et simplement indiquer à un lecteur le nombre d'orbitales électroniques d'un atome ainsi que le nombre d'électrons peuplant chacune de ses orbitales. Une fois que vous aurez compris les principes de base de la configuration électronique, vous serez en mesure d'écrire vos propres configurations et d'aborder ces tests de chimie en toute confiance.

Méthode 1 sur 2: attribution d'électrons à l'aide d'un tableau périodique

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Trouvez le numéro atomique de votre atome. Chaque atome a un nombre spécifique d'électrons qui lui sont associés. Localisez le symbole chimique de votre atome sur le tableau périodique. Le numéro atomique est un nombre entier positif commençant à 1 (pour l'hydrogène) et augmentant de 1 pour chaque atome suivant. Le numéro atomique de l'atome est le nombre de protons de l'atome - c'est donc aussi le nombre d'électrons dans un atome avec une charge 0.
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Déterminer la charge de l'atome. Les atomes non chargés auront exactement le nombre d'électrons représenté sur le tableau périodique. Cependant, les atomes chargés (ions) auront un nombre d'électrons plus ou moins élevé en fonction de l'amplitude de leur charge. Si vous travaillez avec un atome chargé, ajoutez ou soustrayez des électrons en conséquence: ajoutez 1 électron pour chaque charge négative et soustrayez 1 pour chaque charge positive.
- Par exemple, un atome de sodium avec une charge +1 aurait un électron retiré de son numéro atomique de base de 11. Ainsi, l'atome de sodium aurait 10 électrons au total.
- Un atome de sodium avec une charge -1 aurait 1 électron ajouté à son numéro atomique de base de 11. L'atome de sodium aurait alors un total de 12 électrons.
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Mémorisez la liste de base des orbitales. Lorsqu'un atome gagne des électrons, ils remplissent différents ensembles d'orbitales selon un ordre spécifique. Chaque ensemble d'orbitales, lorsqu'il est plein, contient un nombre pair d'électrons. Les ensembles orbitaux sont:
- L'ensemble orbital s (n'importe quel nombre dans la configuration électronique suivi d'un "s") contient une seule orbitale, et selon le principe d'exclusion de Pauli, une seule orbitale peut contenir un maximum de 2 électrons, donc chaque ensemble orbital s peut contenir 2 électrons.
- L'ensemble d'orbitales p contient 3 orbitales et peut donc contenir un total de 6 électrons.
- L'ensemble d'orbitales d contient 5 orbitales, il peut donc contenir 10 électrons.
- L'ensemble orbital f contient 7 orbitales, il peut donc contenir 14 électrons.
- Les ensembles orbitaux g, h, i et k sont théoriques. Aucun atome connu n'a d'électrons dans aucune de ces orbitales. L'ensemble g a 9 orbitales, il pourrait donc théoriquement contenir 18 électrons. L'ensemble h aurait 11 orbitales et un maximum de 22 électrons, l'ensemble i aurait 13 orbitales et un maximum de 26 électrons, et l'ensemble k aurait 15 orbitales et un maximum de 30 électrons.
- Rappelez - vous l'ordre des lettres avec ce mnémonique: S ober P de la D on't F ind G iraffes H Iding I n K itchens.
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Comprendre la notation de configuration électronique. Les configurations électroniques sont écrites de manière à afficher clairement le nombre d'électrons dans l'atome ainsi que le nombre d'électrons dans chaque orbitale. Chaque orbitale est écrite en séquence, avec le nombre d'électrons dans chaque orbitale écrit en exposant à droite du nom de l'orbitale. La configuration électronique finale est une chaîne unique de noms orbitaux et d'exposants.
- Par exemple, voici une configuration électronique simple: 1s ² 2s ² 2p ⁶. Cette configuration montre qu'il y a 2 électrons dans l'ensemble orbital 1s, 2 électrons dans l'ensemble orbital 2s et 6 électrons dans l'ensemble orbital 2p. 2 + 2 + 6 = 10 électrons au total. Cette configuration électronique est pour un atome de néon non chargé (le numéro atomique du néon est 10.)
Si vous devez écrire les configurations électroniques des atomes de n'importe quel élément, trouvez le numéro atomique de l'atome.
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Mémorisez l'ordre des orbitales. Notez que les ensembles orbitaux sont numérotés par couche électronique, mais ordonnés en termes d'énergie. Par exemple, un 4s ² rempli est moins énergétique (ou moins potentiellement volatil) qu'un 3d ¹⁰ partiellement rempli ou rempli, donc la coque 4s est répertoriée en premier. Une fois que vous connaissez l'ordre des orbitales, vous pouvez simplement les remplir en fonction du nombre d'électrons dans l'atome. L'ordre de remplissage des orbitales est le suivant: 1s, 2s, 2p, 3s, 3p, 4s, 3d, 4p, 5s, 4d, 5p, 6s, 4f, 5d, 6p, 7s, 5f, 6d, 7p, 8s.
- Une configuration électronique pour un atome avec chaque orbitale complètement remplie s'écrirait: 1s ² 2s ² 2p ⁶ 3s ² 3p ⁶ 4s ² 3d ¹⁰ 4p ⁶ 5s ² 4d ¹⁰ 5p ⁶ 6s ² 4f ¹⁴ 5d ¹⁰ 6p ⁶ 7s ² 5f ¹⁴ 6d ¹⁰ 7p ⁶
- Notez que la liste ci-dessus, si toutes les couches étaient remplies, serait la configuration électronique pour Og (Oganesson), 118, l'atome le plus numéroté du tableau périodique - donc cette configuration électronique contient toutes les couches électroniques actuellement connues pour une charge neutre atome.
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Remplissez les orbitales en fonction du nombre d'électrons dans votre atome. Par exemple, si nous voulons écrire une configuration électronique pour un atome de calcium non chargé, nous commencerons par trouver son numéro atomique sur le tableau périodique. Son numéro atomique est 20, nous allons donc écrire une configuration pour un atome avec 20 électrons selon l'ordre ci-dessus.
- Remplissez les orbitales selon l'ordre ci-dessus jusqu'à atteindre 20 électrons au total. L'orbitale 1s obtient 2 électrons, le 2s obtient 2, le 2p obtient 6, le 3s obtient 2, le 3p obtient 6, et le 4s obtient 2 (2 + 2 + 6 +2 +6 + 2 = 20.) Ainsi, la configuration électronique du calcium est: 1s ² 2s ² 2p ⁶ 3s ² 3p ⁶ 4s ².
- Remarque: le niveau d'énergie change au fur et à mesure que vous montez. Par exemple, lorsque vous êtes sur le point de passer au 4ème niveau d'énergie, il devient d'abord 4s, puis 3d. Après le 4ème niveau d'énergie, vous passerez au 5ème où il suit à nouveau l'ordre (5s, puis 4d). Cela ne se produit qu'après le 3ème niveau d'énergie.
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Utilisez le tableau périodique comme raccourci visuel. Vous avez peut-être déjà remarqué que la forme du tableau périodique correspond à l'ordre des ensembles orbitaux dans les configurations électroniques. Par exemple, les atomes de la deuxième colonne à partir de la gauche se terminent toujours par " s ² ", les atomes à l'extrême droite de la partie médiane maigre se terminent toujours par " d ¹⁰ ", etc. Utilisez le tableau périodique comme guide visuel pour écrire les configurations - l'ordre dans lequel vous ajoutez les électrons aux orbitales correspond à votre position dans le tableau.
- Plus précisément, les 2 colonnes les plus à gauche représentent les atomes dont les configurations électroniques se terminent par les orbitales s, le bloc de droite du tableau représente les atomes dont les configurations se terminent par les orbitales p, la partie médiane, les atomes qui se terminent par l'orbitale d, et la partie inférieure, les atomes qui se terminent dans les orbitales f.
- Par exemple, lorsque vous écrivez une configuration électronique pour le chlore, pensez: "Cet atome est dans la troisième rangée (ou "période") du tableau périodique. Il se trouve également dans la cinquième colonne du bloc orbital p du tableau périodique. Ainsi, sa configuration électronique finira.. 0,3p ⁵
- Attention - les régions orbitales d et f du tableau correspondent à des niveaux d'énergie différents de la période dans laquelle elles se trouvent. Par exemple, la première ligne du bloc orbital d correspond à l'orbitale 3d même si elle est en période 4, tandis que la première rangée de l'orbitale f correspond à l'orbitale 4f même si elle est en période 6.
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Apprenez la sténographie pour écrire de longues configurations d'électrons. Les atomes le long du bord droit du tableau périodique sont appelés gaz nobles. Ces éléments sont très stables chimiquement. Pour raccourcir le processus d'écriture d'une longue configuration électronique, écrivez simplement le symbole chimique du gaz chimique le plus proche avec moins d'électrons que votre atome entre parenthèses, puis continuez avec la configuration électronique pour les ensembles orbitaux suivants.
- Pour comprendre ce concept, il est utile d'écrire un exemple de configuration. Écrivons une configuration pour le zinc (numéro atomique 30) en utilisant la sténographie des gaz rares. La configuration électronique complète du zinc est: 1s ² 2s ² 2p ⁶ 3s ² 3p ⁶ 4s ² 3d ¹⁰. Cependant, notez que 1s ² 2s ² 2p ⁶ 3s ² 3p ⁶ est la configuration pour l'Argon, un gaz noble. Remplacez simplement cette partie de la notation électronique du zinc par le symbole chimique de l'argon entre parenthèses ([Ar].)
- Ainsi, la configuration électronique du zinc écrite en abrégé est [Ar]4s ² 3d ¹⁰.
- Notez que si vous utilisez la notation des gaz nobles pour, disons, l'argon, vous ne pouvez pas écrire [Ar]! Vous devez utiliser le gaz noble qui précède cet élément; pour l'argon, ce serait le néon ([Ne]).

Méthode 2 sur 2: en utilisant un tableau périodique ADOMAH

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Comprendre le tableau périodique ADOMAH. Cette méthode d'écriture des configurations électroniques ne nécessite pas de mémorisation. Cependant, cela nécessite un tableau périodique réorganisé, car dans un tableau périodique traditionnel, commençant par la 4ème rangée, les numéros de période ne correspondent pas aux couches d'électrons. Trouvez un tableau périodique ADOMAH, un type spécial de tableau périodique conçu par le scientifique Valery Tsimmerman. Il est facile à trouver via une recherche en ligne rapide.
- Dans le tableau périodique Adomah, les lignes horizontales représentent des groupes d'éléments, tels que des halogènes, des gaz inertes, des métaux alcalins, alcalino - terreux, etc. colonnes verticales correspondent aux électrons coquilles et que l' on appelle «cascades» (lignes diagonales reliant s, p, d et f blocs) correspondent à des périodes.
- L'hélium est déplacé à côté de l'hydrogène, car les deux sont caractérisés par l'orbitale 1s. Les blocs de périodes (s,p,d et f) sont affichés sur le côté droit et les numéros de coque sont affichés à la base. Les éléments sont présentés dans des cases rectangulaires numérotées de 1 à 120. Ces nombres sont des nombres atomiques normaux qui représentent le nombre total d'électrons dans un atome neutre.
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Trouvez votre atome dans la table ADOMAH. Pour écrire la configuration électronique d'un élément, localisez son symbole dans le tableau périodique ADOMAH et rayez tous les éléments qui ont des numéros atomiques plus élevés. Par exemple, si vous devez écrire la configuration électronique de l'erbium (68), rayez les éléments 69 à 120.
- Notez les numéros 1 à 8 à la base de la table. Ce sont des numéros de couche électronique ou des numéros de colonne. Ignorez les colonnes qui ne contiennent que des éléments barrés. Pour Erbium, les colonnes restantes sont 12,34,5 et 6.
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Comptez les configurations orbitales jusqu'à votre atome. En regardant les symboles de bloc affichés sur le côté droit du tableau (s, p, d et f) et les numéros de colonne affichés à la base et en ignorant les lignes diagonales entre les blocs, divisez les colonnes en blocs de colonnes et répertoriez-les dans l'ordre de bas en haut. Encore une fois, ignorez les blocs de colonnes où tous les éléments sont barrés. Notez les blocs de colonnes commençant par le numéro de colonne suivi du symbole de bloc, comme ceci: 1s 2s 2p 3s 3p 3d 4s 4p 4d 4f 5s 5p 6s (dans le cas de l'Erbium).
- Remarque: La configuration électronique ci-dessus de Er est écrite dans l'ordre croissant des nombres de couches. Il pourrait également être écrit dans l'ordre de remplissage orbital. Suivez simplement les cascades de haut en bas au lieu des colonnes lorsque vous écrivez les blocs de colonnes: 1s ² 2s ² 2p ⁶ 3s ² 3p ⁶ 4s ² 3d ¹⁰ 4p ⁶ 5s ² 4d ¹⁰ 5p ⁶ 6s ² 4f ¹².
Une configuration électronique peut rapidement et simplement indiquer à un lecteur le nombre d'orbitales électroniques d'un atome ainsi que le nombre d'électrons peuplant chacune de ses orbitales.
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Comptez les électrons pour chaque ensemble orbital. Comptez les éléments qui n'ont pas été barrés dans chaque bloc-colonne, en attribuant 1 électron par élément, et notez leur quantité à côté des symboles de bloc pour chaque bloc-colonne, comme ceci: 1s ² 2s ² 2p ⁶ 3s ² 3p ⁶ 3d ¹⁰ 4s ² 4p ⁶ 4d ¹⁰ 4f ¹² 5s ² 5p ⁶ 6s ². Dans notre exemple, il s'agit de la configuration électronique de l'Erbium.
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Connaître les configurations électroniques irrégulières. Il existe dix-huit exceptions communes aux configurations électroniques pour les atomes dans l'état d'énergie le plus bas, également appelé état fondamental. Ils ne s'écartent de la règle générale que par les 2 à 3 dernières positions d'électrons. Dans ces cas, la configuration électronique réelle maintient les électrons dans un état d'énergie plus faible que dans une configuration standard pour l'atome. Les atomes irréguliers sont:
- Cr (..., 3d5, 4s1); Cu (..., 3d10, 4s1); Nb (..., 4d4, 5s1); Mo (..., 4d5, 5s1); Ru (..., 4d7, 5s1); Rh (..., 4d8, 5s1); Pd (..., 4d10, 5s0); Ag (..., 4d10, 5s1); La (..., 5d1, 6s2); Ce (..., 4f1, 5d1, 6s2); D.ieu (..., 4f7, 5d1, 6s2); Au (..., 5d10, 6s1); Ac (..., 6d1, 7s2); Th (..., 6D2, 7S2); Pa (..., 5f2, 6d1, 7s2); U (..., 5f3, 6d1, 7s2); Np (..., 5f4, 6d1, 7s2) et Cm (..., 5f7, 6d1, 7s2).

Conseils

Lorsque l'atome est un ion, cela signifie que le nombre de protons n'est pas égal au nombre d'électrons. La charge de l'atome sera alors affichée dans le coin supérieur droit (généralement) du symbole chimique. Ainsi, un atome d'antimoine de charge +2 a une configuration électronique de 1s ² 2s ² 2p ⁶ 3s ² 3p ⁶ 4s ² 3d ¹⁰ 4p ⁶ 5s ² 4d ¹⁰ 5p ¹. Remarquez que le 5p ^{3 est} devenu un 5p ¹. Soyez prudent lorsque la configuration d'un atome non chargé se termine par autre chose qu'un ensemble orbital s et p. Lorsque vous enlevez des électrons, vous ne pouvez les retirer qu'aux orbitales de valence (les orbitales s et p). Ainsi, si une configuration se termine par 4s ² 3d ⁷, et que l'atome gagne une charge de +2, alors la configuration changerait pour se terminer par 4s ⁰ 3d ⁷. Notez que 3d ⁷ ne change pas, à la place, les électrons orbitaux s sont perdus.
Chaque atome souhaite être stable, et les configurations les plus stables ont des ensembles orbitaux s et p (s2 et p6) complets. Les gaz rares ont cette configuration, c'est pourquoi ils sont rarement réactifs et se trouvent du côté droit du tableau périodique. Ainsi, si une configuration se termine par 3p ⁴, elle n'a besoin que de 2 électrons de plus pour devenir stable (perdre 6, y compris les électrons de l'ensemble orbital s, prend plus d'énergie, donc perdre 4 est plus facile). Et si une configuration se termine en 4d ³, il lui suffit de perdre 3 électrons pour atteindre un état stable. De plus, les coques à moitié remplies (s1, p3, d5) sont plus stables que, par exemple, p4 ou p2; cependant, s2 et p6 seront encore plus stables.
Vous pouvez également écrire la configuration électronique d'un élément en écrivant simplement la configuration de valence, qui est le dernier ensemble orbital s et p. Ainsi, la configuration de valence d'un atome d'antimoine serait 5s ² 5p ³.
Les ions ne sont pas les mêmes. Ils sont beaucoup plus durs. Sautez 2 niveaux ci-dessus de cet article et suivez le même schéma selon l'endroit où vous avez commencé et selon le nombre d'électrons.
Pour trouver le numéro atomique de l'atome lorsqu'il est sous forme de configuration électronique, il suffit d'additionner tous les nombres qui suivent les lettres (s, p, d et f). Cela ne fonctionne que s'il s'agit d'un atome neutre. S'il s'agit d'un ion, cela ne fonctionne pas et vous devrez ajouter ou soustraire le nombre d'électrons ajoutés ou perdus.

Comment la configuration électronique et l'ordre d'addition des électrons sont-ils les mêmes pour chaque élément?
Le nombre qui suit la lettre est en fait un exposant, alors ne faites pas cette erreur lors d'un test.
Il existe 2 manières différentes d'écrire des configurations électroniques. Ils peuvent être écrits dans l'ordre des numéros de coquilles croissants, ou dans l'ordre de remplissage orbital, comme présenté ci-dessus pour l'Erbium.
Il y a des circonstances où un électron doit être «promu». Lorsqu'un ensemble orbital est à 1 électron d'être à moitié occupé ou complètement occupé, retirez 1 électron de l'ensemble orbital s ou p le plus proche et déplacez-le vers l'ensemble orbital qui a besoin de l'électron.
Il n'existe pas de sous-niveau «stabilité d'un sous-niveau à moitié rempli». C'est une simplification excessive. Toute stabilité relative aux sous-niveaux "à moitié remplis" est due au fait que chaque orbitale est occupée individuellement, ainsi les répulsions électron-électron sont minimisées.

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Comment écrire des configurations électroniques pour les atomes de n'importe quel élément?

Pas

Méthode 1 sur 2: attribution d'électrons à l'aide d'un tableau périodique

Méthode 2 sur 2: en utilisant un tableau périodique ADOMAH

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