Co je elektronová konfigurace?

Elektronová konfigurace obvykle odkazuje na uspořádání elektronů kolem jádra atomu v jeho základním stavu, stavu, ve kterém všechny atomové elektrony existují na nejnižší možné energetické úrovni. Různé energetické úrovně obsazené elektrony jsou často označovány jako náboje obklopující jádro atomu. Každá skořápka je označena celým číslem, počínaje 1. Čím vyšší je číslo skořápky, tím větší je její vzdálenost od jádra atomu. Elektrony v každé skořápce existují v oblastech zvaných orbitaly nebo subshells, které jsou označeny s, p, d a f.

Každý obal elektronů může být obsazen nejvýše 2n ² elektrony, ve kterých "n" znamená číslo skořepiny. První obal, který je nejblíže jádru, bude tedy obsahovat pouze dva elektrony, druhý osm, třetí 18 a tak dále. Ve skořápce může být každý orbitál obsazen nejvýše dvěma elektrony.

Každá skořápka obsahuje stejný druh orbitálů jako v předchozí skořápce a nový typ orbitální. První skořápka obsahuje pouze orbitál, ale druhá skořepina obsahuje orbitál a tři orbitály; každý z těchto orbitálů může pojmout dva elektrony, takže kombinované orbitaly ve skořápce pojmou až šest elektronů. Třetí skořepina má orbitál, tři orbitaly a pět d orbitálů. Sedm orbitálů se poprvé vyskytuje ve čtvrtém obalu, který také drží orbitál, tři orbitaly a pět d orbitálů. Orbitály za hranicemi orbitálů existují, ale jsou zřídka diskutovány.

Schéma elektronové konfigurace ukazuje pořadí, ve kterém jsou orbitaly uvnitř skořápek vyplněny. Například, elektronová konfigurace pro element sodíku je 1s ² 2s ² 2p ⁶ 3s ¹ , což znamená, že 11 elektronů sodíku se nachází v první, druhé a třetí elektronové schránce. Oběžné dráhy prvního a druhého pláště obsahují každý dva elektrony a druhý orbitál má šest elektronů. Orbitál třetího pláště obsahuje pouze jeden elektron; jeho tři orbitaly a pět d orbitálů je neobsazeno.

Při zápisu notace konfigurace elektronů nesmí být horní index dopisu označující typ orbitalu nikdy vyšší než maximální počet elektronů, které mohou tento orbitál obsadit. Horní indexy pro s, p, d a f nebudou nikdy vyšší než 2, 6, 10 a 14, v tomto pořadí.

Nižší energetické náboje a orbitaly jsou vyplněny před těmi, které mají vyšší energetickou hladinu. To však neznamená, že jedna skořápka bude zcela zaplněna dříve, než elektrony začnou obsadit další skořápku. Konfigurační diagram ukazuje, že 4s orbitál bude obsazen před 3d orbitaly. To se děje proto, že se zvyšujícím se počtem elektronů elektrony vzájemně interagují a vytvářejí podmínky, ve kterých je vyšší orbitální stav s nejnižší energií pro další elektron, který má obsadit.

Pochopení elektronové konfigurace je zvláště důležité pro studium chemie. Důvodem je to, že chemické reakce se obvykle vyskytují ve valenčních elektronech nebo elektronech s vnějším obalem. Elektronová konfigurace valenčního pouzdra poskytuje důležité informace o tom, jak každý prvek reaguje s ostatními.