Co to jest konfiguracja elektronowa?
Konfiguracja elektronów zwykle odnosi się do ułożenia elektronów wokół jądra atomu w jego stanie podstawowym, w którym wszystkie elektrony atomu istnieją na możliwie najniższym poziomie energii. Różne poziomy energii zajmowane przez elektrony są często nazywane powłokami otaczającymi jądro atomu. Każda powłoka jest oznaczona liczbą całkowitą, zaczynającą się od 1. Im wyższa liczba powłoki, tym większa jej odległość od jądra atomu. Elektrony w każdej powłoce istnieją w regionach zwanych orbitali lub podpowłok, które są oznaczone jako s, p, d i f.
Każda powłoka elektronowa może być zajęta przez nie więcej niż 2n 2 elektronów, w których „n” oznacza numer powłoki. Pierwsza skorupa, która znajduje się najbliżej jądra, będzie zatem zawierać tylko dwa elektrony, drugą osiem, trzecią 18 i tak dalej. W obrębie powłoki każdy orbital może być zajęty przez nie więcej niż dwa elektrony.
Każda powłoka zawiera ten sam rodzaj orbitali, co poprzednia powłoka, a także nowy typ orbity. Pierwsza skorupa zawiera tylko orbitę s, ale druga skorupa zawiera s orbitę i trzy orbitale; każdy z tych orbitali p może pomieścić dwa elektrony, więc połączone orbitale p w obrębie powłoki mogą pomieścić do sześciu elektronów. Trzecia skorupa ma orbitalny, trzy orbitale p i pięć orbitali. Siedem orbitali f występuje po raz pierwszy w czwartej powłoce, która również zawiera orbitę s, trzy orbitale p i pięć orbitali. Orbitale poza orbitaliami istnieją, ale rzadko są omawiane.
Schemat konfiguracji elektronów pokazuje kolejność wypełniania orbitali w skorupach. Na przykład konfiguracja elektronowa dla pierwiastka sodowego wynosi 1s 2 2s 2 2p 6 3s 1 , co oznacza, że 11 elektronów sodu znajduje się w pierwszej, drugiej i trzeciej powłoce elektronowej. Każdy z orbitali pierwszej i drugiej powłoki zawiera dwa elektrony, a orbital drugiej drugiej ma sześć elektronów. Orbital trzeciej powłoki zawiera tylko jeden elektron; jego trzy orbitale i pięć orbitali nie są zajęte.
Podczas pisania notacji konfiguracji elektronów indeks górny na literze wskazujący typ orbity nigdy nie może być wyższy niż maksymalna liczba elektronów, które mogą zajmować ten typ orbity. Indeksy górne dla s, p, d i f nigdy nie będą wyższe niż odpowiednio 2, 6, 10 i 14.
Pociski i orbitale o niższej energii są wypełniane przed tymi o wyższym poziomie energii. Nie oznacza to jednak, że jedna skorupa zostanie całkowicie wypełniona, zanim elektrony zaczną zajmować następną powłokę. Tabela konfiguracji pokazuje, że orbital 4s zostanie zajęty przed orbitali 3d. Dzieje się tak, ponieważ wraz ze wzrostem liczby elektronów, elektrony oddziałują ze sobą i tworzą warunki, w których wyższy orbital jest najniższym stanem energii dla następnego elektronu.
Zrozumienie konfiguracji elektronów jest szczególnie ważne w badaniach chemii. Wynika to z tego, że reakcje chemiczne zwykle zachodzą w elektronach walencyjnych lub w zewnętrznej powłoce. Konfiguracja elektronowa powłoki walencyjnej dostarcza ważnych informacji o tym, jak każdy element reaguje z innymi.