Как написать электронное строение атома

1. 1

   Найдите атомный номер вашего атома. Каждый атом имеет определенное число электронов, связанных с ним. Найдите символ вашего атома в таблице Менделеева. Атомный номер — это целое положительное число, начинающееся от 1 (у водорода) и возрастающее на единицу у каждого последующего атома. Атомный номер — это число протонов в атоме, и, следовательно, это еще и число электронов атома с нулевым зарядом.

2. 2

   Определите заряд атома. Нейтральные атомы будут иметь столько же электронов, сколько показано в таблице Менделеева. Однако заряженные атомы будут иметь большее или меньшее число электронов — в зависимости от величины их заряда. Если вы работаете с заряженным атомом, добавляйте или вычитайте электроны следующим образом: добавляйте один электрон на каждый отрицательный заряд и вычитайте один на каждый положительный.

   • Например, атом натрия с зарядом -1 будет иметь дополнительный электрон в добавок к своему базовому атомному числу 11. Иначе говоря, в сумме у атома будет 12 электронов.
   • Если речь идет об атоме натрия с зарядом +1, от базового атомного числа 11 нужно отнять один электрон. Таким образом, у атома будет 10 электронов.

3. 3

   Запомните базовый список орбиталей. По мере того, как у атома увеличивается число электронов, они заполняют различные подуровни электронной оболочки атома согласно определенной последовательности. Каждый подуровень электронной оболочки, будучи заполненным, содержит четное число электронов. Имеются следующие подуровни:

   • s-подуровень (любое число в электронной конфигурации, которое стоит перед буквой «s») содержит единственную орбиталь, и, согласно Принципу Паули, одна орбиталь может содержать максимум 2 электрона, следовательно, на каждом s-подуровне электронной оболочки может находиться 2 электрона.
   • p-подуровень содержит 3 орбитали, и поэтому может содержать максимум 6 электронов.
   • d-подуровень содержит 5 орбиталей, поэтому в нем может быть до 10 электронов.
   • f-подуровень содержит 7 орбиталей, поэтому в нем может быть до 14 электронов.
   • g-, h-, i- и k-подуровни являются теоретическими. Атомы, содержащие электроны в этих орбиталях, неизвестны. g-подуровень содержит 9 орбиталей, поэтому теоретически в нем может быть 18 электронов. В h-подуровне может быть 11 орбиталей и максимум 22 электрона; в i-подуровне —13 орбиталей и максимум 26 электронов; в k-подуровне — 15 орбиталей и максимум 30 электронов.
   • Запомните порядок орбиталей с помощью мнемонического приема:^[1]
     
     Sober Physicists Don’t Find Giraffes Hiding In Kitchens (трезвые физики не находят жирафов, скрывающихся на кухнях).

4. 4

   Разберитесь в записи электронной конфигурации. Электронные конфигурации записываются для того, чтобы четко отразить количество электронов на каждой орбитали. Орбитали записываются последовательно, причем количество атомов в каждой орбитали записывается как верхний индекс справа от названия орбитали. Завершенная электронная конфигурация имеет вид последовательности обозначений подуровней и верхних индексов.

   • Вот, например, простейшая электронная конфигурация: 1s² 2s² 2p⁶. Эта конфигурация показывает, что на подуровне 1s имеется два электрона, два электрона — на подуровне 2s и шесть электронов на подуровне 2p. 2 + 2 + 6 = 10 электронов в сумме. Это электронная конфигурация нейтрального атома неона (атомный номер неона — 10).

5. 5

   Запомните порядок орбиталей. Имейте в виду, что электронные орбитали нумеруются в порядке возрастания номера электронной оболочки, но располагаются по возрастанию энергии. Например, заполненная орбиталь 4s² имеет меньшую энергию (или менее подвижна), чем частично заполненная или заполненная 3d¹⁰, поэтому сначала записывается орбиталь 4s. Как только вы будете знать порядок орбиталей, вы сможете с легкостью заполнять их в соответствии с количеством электронов в атоме. Порядок заполнения орбиталей следующий: 1s, 2s, 2p, 3s, 3p, 4s, 3d, 4p, 5s, 4d, 5p, 6s, 4f, 5d, 6p, 7s, 5f, 6d, 7p.

   • Электронная конфигурация атома, в котором заполнены все орбитали, будет иметь следующий вид: 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 4s² 3d¹⁰ 4p⁶ 5s² 4d¹⁰ 5p⁶ 6s² 4f¹⁴ 5d¹⁰ 6p⁶ 7s² 5f¹⁴ 6d¹⁰7p⁶
   • Обратите внимание, что приведенная выше запись, когда заполнены все орбитали, является электронной конфигурацией элемента Uuo (унуноктия) 118, атома периодической системы с самым большим номером. Поэтому данная электронная конфигурация содержит все известные в наше время электронные подуровни нейтрально заряженного атома.

6. 6

   Заполняйте орбитали согласно количеству электронов в вашем атоме. Например, если мы хотим записать электронную конфигурацию нейтрального атома кальция, мы должны начать с поиска его атомного номера в таблице Менделеева. Его атомный номер — 20, поэтому мы напишем конфигурацию атома с 20 электронами согласно приведенному выше порядку.

   • Заполняйте орбитали согласно приведенному выше порядку, пока не достигнете двадцатого электрона. На первой 1s орбитали будут находится два электрона, на 2s орбитали — также два, на 2p — шесть, на 3s — два, на 3p — 6, и на 4s — 2 (2 + 2 + 6 +2 +6 + 2 = 20.) Иными словами, электронная конфигурация кальция имеет вид: 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 4s².
   • Обратите внимание: орбитали располагаются в порядке возрастания энергии. Например, когда вы уже готовы перейти на 4-й энергетический уровень, то сначала записывайте 4s орбиталь, а затем 3d. После четвертого энергетического уровня вы переходите на пятый, на котором повторяется такой же порядок. Это происходит только после третьего энергетического уровня.

7. 7

   Используйте таблицу Менделеева как визуальную подсказку. Вы, вероятно, уже заметили, что форма периодической системы соответствует порядку электронных подуровней в электронных конфигурациях. Например, атомы во второй колонке слева всегда заканчиваются на «s²«, а атомы на правом краю тонкой средней части оканчиваются на «d¹⁰» и т.д. Используйте периодическую систему как визуальное руководство к написанию конфигураций — как порядок, согласно которому вы добавляете к орбиталям соответствует вашему положению в таблице. Смотрите ниже:

   • В частности, две самые левые колонки содержат атомы, чьи электронные конфигурации заканчиваются s-орбиталями, в правом блоке таблицы представлены атомы, чьи конфигурации заканчиваются p-орбиталями, а в нижней части атомы заканчиваются f-орбиталями.
   • Например, когда вы записываете электронную конфигурацию хлора, размышляйте следующим образом: «Этот атом расположен в третьем ряду (или «периоде») таблицы Менделеева. Также он располагается в пятой группе орбитального блока p периодической системы. Поэтому, его электронная конфигурация будет заканчиваться на …3p⁵
   • Обратите внимание: элементы в области орбиталей d и f таблицы характеризуются энергетическими уровнями, которые не соответствуют периоду, в котором они расположены. Например, первый ряд блока элементов с d-орбиталями соответствует 3d орбиталям, хотя и располагается в 4 периоде, а первый ряд элементов с f-орбиталями соответствует орбитали 4f, несмотря на то, что он находится в 6 периоде.

8. 8

   Выучите сокращения написания длинных электронных конфигураций. Атомы на правом краю периодической системы называются благородными газами. Эти элементы химически очень устойчивы. Чтобы сократить процесс написания длинных электронных конфигураций, просто записывайте в квадратных скобках химический символ ближайшего благородного газа с меньшим по сравнению с вашим атомом числом электронов, а затем продолжайте писать электронную конфигурацию последующих орбитальных уровней. Смотрите ниже:

   • Чтобы понять эту концепцию, полезно будет написать пример конфигурации. Давайте напишем конфигурацию цинка (атомный номер 30), используя сокращение, включающее благородный газ. Полная конфигурация цинка выглядит так: 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 4s² 3d¹⁰. Однако мы видим, что 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ — это электронная конфигурация аргона, благородного газа. Просто замените часть записи электронной конфигурации цинка химическим символом аргона в квадратных скобках ([Ar].)
   • Итак, электронная конфигурация цинка, записанная в сокращенном виде, имеет вид: [Ar]4s² 3d¹⁰.
   • Учтите, если вы пишете электронную конфигурацию благородного газа, скажем, аргона, писать [Ar] нельзя! Нужно использовать сокращение благородного газа, стоящего перед этим элементом; для аргона это будет неон ([Ne]).

   Реклама

1. 

   1

   Освойте периодическую таблицу ADOMAH. Данный метод записи электронной конфигурации не требует запоминания, однако требует наличия переделанной периодической таблицы, поскольку в традиционной таблице Менделеева, начиная с четвертого периода, номер периода не соответствует электронной оболочке. Найдите периодическую таблицу ADOMAH — особый тип периодической таблицы, разработанный ученым Валерием Циммерманом. Ее легко найти посредством короткого поиска в интернете.^[2]
   

   • В периодической таблице ADOMAH горизонтальные ряды представляют группы элементов, такие как галогены, инертные газы, щелочные металлы, щелочноземельные металлы и т.д. Вертикальные колонки соответствуют электронным уровням, а так называемые «каскады» (диагональные линии, соединяющие блоки s,p,d и f) соответствуют периодам.
   • Гелий перемещен к водороду, поскольку оба этих элемента характеризуются орбиталью 1s. Блоки периодов (s,p,d и f) показаны с правой стороны, а номера уровней приведены в основании. Элементы представлены в прямоугольниках, пронумерованных от 1 до 120. Эти номера являются обычными атомными номерами, которые представляют общее количество электронов в нейтральном атоме.

2. 2

   Найдите ваш атом в таблице ADOMAH. Чтобы записать электронную конфигурацию элемента, найдите его символ в периодической таблице ADOMAH и вычеркните все элементы с большим атомным номером. Например, если вам нужно записать электронную конфигурацию эрбия (68), вычеркните все элементы от 69 до 120.

   • Обратите внимание на номера от 1 до 8 в основании таблицы. Это номера электронных уровней, или номера колонок. Игнорируйте колонки, которые содержат только вычеркнутые элементы. Для эрбия остаются колонки с номерами 1,2,3,4,5 и 6.

3. 3

   Посчитайте орбитальные подуровни до вашего элемента. Смотря на символы блоков, приведенные справа от таблицы (s, p, d, and f), и на номера колонок, показанные в основании, игнорируйте диагональные линии между блоками и разбейте колонки на блоки-колонки, перечислив их по порядку снизу вверх. И снова игнорируйте блоки, в которых вычеркнуты все элементы. Запишите блоки-колонки, начиная от номера колонки, за которым следует символ блока, таким образом: 1s 2s 2p 3s 3p 3d 4s 4p 4d 4f 5s 5p 6s (для эрбия).

   • Обратите внимание: Приведенная выше электронная конфигурация Er записана в порядке возрастания номера электронного подуровня. Ее можно также записать в порядке заполнения орбиталей. Для этого следуйте по каскадам снизу вверх, а не по колонкам, когда вы записываете блоки-колонки: 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 4s² 3d¹⁰ 4p⁶ 5s² 4d¹⁰ 5p⁶ 6s² 4f¹².

4. 4

   Посчитайте электроны для каждого электронного подуровня. Подсчитайте элементы, в каждом блоке-колонке которые не были вычеркнуты, прикрепляя по одному электрону от каждого элемента, и запишите их количество рядом с символом блока для каждого блока-колонки таким образом: 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 3d¹⁰ 4s² 4p⁶ 4d¹⁰ 4f¹² 5s² 5p⁶ 6s². В нашем примере это электронная конфигурация эрбия.

5. 5

   Учитывайте неправильные электронные конфигурации. Существует восемнадцать типичных исключений, относящихся к электронным конфигурациям атомов в состоянии с наименьшей энергией, также называемом основным энергетическим состоянием. Они не подчиняются общему правилу только по последним двум-трем положениям, занимаемым электронами. При этом действительная электронная конфигурация предполагает нахождение электронов в состоянии с более низкой энергией в сравнении со стандартной конфигурацией атома. К атомам-исключениям относятся:

   • 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); Gd (…, 4f7, 5d1, 6s2); Au (…, 5d10, 6s1); Ac (…, 6d1, 7s2); Th (…, 6d2, 7s2); Pa (…, 5f2, 6d1, 7s2); U (…, 5f3, 6d1, 7s2); Np (…, 5f4, 6d1, 7s2) и Cm (…, 5f7, 6d1, 7s2).

   Реклама

• Чтобы найти атомный номер атома, когда он записан в форме электронной конфигурации, просто сложите все числа, которые идут за буквами (s, p, d, и f). Это работает только для нейтральных атомов, если вы имеете дело с ионом, то ничего не получится — вам придется добавить или вычесть количество дополнительных или потерянных электронов.
• Число, идущее за буквой — это верхний индекс, не сделайте ошибку в контрольной.
• «Стабильности полузаполненного» подуровня не существует. Это упрощение. Любая стабильность, которая относится к «наполовину заполненным» подуровням, имеет место из-за того, что каждая орбиталь занята одним электроном, поэтому минимизируется отталкивание между электронами.
• Каждый атом стремится к стабильному состоянию, а самые стабильные конфигурации имеют заполненные подуровни s и p (s2 и p6). Такая конфигурация есть у благородных газов, поэтому они редко вступают в реакции и в таблице Менделеева расположены справа. Поэтому, если конфигурация заканчивается на 3p⁴, то для достижения стабильного состояния ей необходимо два электрона (чтобы потерять шесть, включая электроны s-подуровня, потребуется больше энергии, поэтому потерять четыре легче). А если конфигурация оканчивается на 4d³, то для достижения стабильного состояния ей необходимо потерять три электрона. Кроме того, полузаполненные подуровни (s1, p3, d5..) являются более стабильными, чем, например, p4 или p2; однако s2 и p6 будут еще более устойчивыми.
• Когда вы имеете дело с ионом, это значит, что количество протонов не равно количеству электронов. Заряд атома в этом случае будет изображен сверху справа (как правило) от химического символа. Поэтому атом сурьмы с зарядом +2 имеет электронную конфигурацию 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 4s² 3d¹⁰ 4p⁶ 5s² 4d¹⁰ 5p¹. Обратите внимание, что 5p³ изменилось на 5p¹. Будьте внимательны, когда конфигурация нейтрального атома заканчивается на подуровни, отличные от s и p. Когда вы забираете электроны, вы можете забрать их только с валентных орбиталей (s и p орбиталей). Поэтому, если конфигурация заканчивается на 4s² 3d⁷ и атом получает заряд +2, то конфигурация будет заканчиваться 4s⁰ 3d⁷. Обратите внимание, что 3d⁷ не меняется, вместо этого теряются электроны s-орбитали.
• Существуют условия, когда электрон вынужден «перейти на более высокий энергетический уровень». Когда подуровню не хватает одного электрона до половинной или полной заполненности, заберите один электрон из ближайшего s или p- подуровня и переместите его на тот подуровень, которому необходим электрон.
• Имеется два варианта записи электронной конфигурации. Их можно записывать в порядке возрастания номеров энергетических уровней или в порядке заполнения электронных орбиталей, как было показано выше для эрбия.
• Также вы можете записывать электронную конфигурацию элемента, записав лишь валентную конфигурацию, которая представляет собой последний s и p подуровень. Таким образом, валентная конфигурация сурьмы будет иметь вид 5s² 5p³.
• Ионы не то же самое. С ними гораздо сложнее. Пропустите два уровня и действуйте по той же схеме в зависимости от того, где вы начали, и от того, насколько велико количество электронов.

Реклама

1. 

   1

   What is an electron configuration? An electron configuration shows the distribution of electrons of an atom or a molecule. There is a specific notation that can quickly show you where the electrons are likely to be located, so knowing this notation is an essential part of knowing electron configurations. Reading these notations can tell you what element you’re referring to and how many electrons it has.^[1]
   

   • The structure of the periodic table is based on electron configuration.
   • For example, the notation for Phosphorus (P) is .

2. 

   2

   What are electron shells? The area that surrounds the nucleus of an atom, or the area where the electrons orbit, is called an electron shell. There are usually around 3 electron shells per atom, and the arrangement of these shells is called the electron configuration. All electrons in the same shell must have the same energy.^[2]
   

   • Electron shells are also sometimes referred to as energy levels.

   Advertisement

3. 

   3

   What is an atomic orbital? As an atom gains electrons, they fill different orbitals sets according to a specific order. Each set of orbitals, when full, contains an even number of electrons. The orbital sets are:^[3]
   

   • The s orbital set (any number in the electron configuration followed by an «s») contains a single orbital, and by Pauli’s Exclusion Principle, a single orbital can hold a maximum of 2 electrons, so each s orbital set can hold 2 electrons.
   • The p orbital set contains 3 orbitals, and thus can hold a total of 6 electrons.
   • The d orbital set contains 5 orbitals, so it can hold 10 electrons.
   • The f orbital set contains 7 orbitals, so it can hold 14 electrons.
   • The g, h, i and k orbital sets are theoretical. No known atoms have electrons in any of these orbitals. The g set has 9 orbitals, so it could theoretically contain 18 electrons. The h set would have 11 orbitals and a maximum of 22 electrons, the i set would have 13 orbitals and a maximum of 26 electrons, and the k set would have 15 orbitals and a maximum of 30 electrons.
   • Remember the order of the letters with this mnemonic: Sober Physicists Don’t Find Giraffes Hiding In Kitchens.

4. 

   4

   What are overlap orbitals? Sometimes, electrons occupy a shared orbital space. Take the Dihydrogen molecule, or H2. The 2 electrons must stay close to each other in order to stay attracted to each other and connect. Since they’re so close, they will occupy the same orbital space, thus sharing the orbital, or overlapping it.^[4]
   

   • In your notation, you’d simply change the row number to 1 less than it actually is. For example, the electron configuration for germanium (Ge) is Even though you go all the way to row 4, there is still a “3d” in the middle there because of overlap.^[5]
     

5. 

   5

   How do you use an electron configuration table? If you’re having trouble visualising your notation, it can be useful to use an electron configuration table so you can actually see what you’re writing. Set up a basic table with the energy levels going down the y-axis and the orbital type going across the x-axis. From there, you can draw your notation in the corresponding spaces as they go down the y-axis and across the x-axis. Then, you can follow the line to get your notation.^[6]
   

   • For example, if you were writing out the configuration for beryllium, you’d start up at the 1s, then loop back around to the 2s. Since beryllium only has 4 electrons, you’d stop after that, and get your notion of

Advertisement

1. 

   1

   Find your atom’s atomic number. Each atom has a specific number of electrons associated with it. Locate your atom’s chemical symbol on the periodic table. The atomic number is a positive integer beginning at 1 (for hydrogen) and increasing by 1 for each subsequent atom. The atom’s atomic number is the number of protons of the atom—thus, it is also the number of electrons in an atom with 0 charge.^[7]
   

   • Since the periodic table is based on electron configuration, you can use it to determine the element’s configuration notation.

2. 

   2

   Determine the charge of the atom. Uncharged atoms will have exactly the number of electrons as is represented on the periodic table. However, charged atoms (ions) will have a higher or lower number of electrons based on the magnitude of their charge. If you’re working with a charged atom, add or subtract electrons accordingly: add 1 electron for each negative charge and subtract 1 for each positive charge.^[8]
   

   • For instance, a sodium atom with a +1 charge would have an electron taken away from its basic atomic number of 11. So, the sodium atom would have 10 electrons in total.
   • A sodium atom with a -1 charge would have 1 electron added to its basic atomic number of 11. The sodium atom would then have a total of 12 electrons.

3. 

   3

   Understand electron configuration notation. Electron configurations are written so as to clearly display the number of electrons in the atom as well as the number of electrons in each orbital. Each orbital is written in sequence, with the number of electrons in each orbital written in superscript to the right of the orbital name. The final electron configuration is a single string of orbital names and superscripts.^[9]
   

   • For example, here is a simple electron configuration: 1s² 2s² 2p⁶. This configuration shows that there are 2 electrons in the 1s orbital set, 2 electrons in the 2s orbital set, and 6 electrons in the 2p orbital set. 2 + 2 + 6 = 10 electrons total. This electron configuration is for an uncharged neon atom (neon’s atomic number is 10.)

4. 

   4

   Memorize the order of the orbitals. Note that orbital sets are numbered by electron shell, but ordered in terms of energy. For instance, a filled 4s² is lower energy (or less potentially volatile) than a partially-filled or filled 3d¹⁰, so the 4s shell is listed first. Once you know the order of orbitals, you can simply fill them according to the number of electrons in the atom. The order for filling orbitals is as follows: 1s, 2s, 2p, 3s, 3p, 4s, 3d, 4p, 5s, 4d, 5p, 6s, 4f, 5d, 6p, 7s, 5f, 6d, 7p, 8s.^[10]
   

   • An electron configuration for an atom with every orbital completely filled would be written: 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 4s² 3d¹⁰ 4p⁶ 5s² 4d¹⁰ 5p⁶ 6s² 4f¹⁴ 5d¹⁰ 6p⁶ 7s² 5f¹⁴ 6d¹⁰7p⁶
   • Note that the above list, if all the shells were filled, would be the electron configuration for Og (Oganesson), 118, the highest-numbered atom on the periodic table—so this electron configuration contains every currently known electron shell for a neutrally charged atom.

5. 

   5

   Fill in the orbitals according to the number of electrons in your atom. For instance, if we want to write an electron configuration for an uncharged calcium atom, we’ll begin by finding its atomic number on the periodic table. Its atomic number is 20, so we’ll write a configuration for an atom with 20 electrons according to the order above.^[11]
   

   • Fill up orbitals according to the order above until you reach 20 total electrons. The 1s orbital gets 2 electrons, the 2s gets 2, the 2p gets 6, the 3s gets 2, the 3p gets 6, and the 4s gets 2 (2 + 2 + 6 +2 +6 + 2 = 20.) Thus, the electron configuration for calcium is: 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 4s².
   • Note: Energy level changes as you go up. For example, when you are about to go up to the 4th energy level, it becomes 4s first, then 3d. After the 4th energy level, you’ll move onto the 5th where it follows the order once again (5s, then 4d). This only happens after the 3rd energy level.

6. 

   6

   Use the periodic table as a visual shortcut. You may have already noticed that the shape of the periodic table corresponds to the order of orbital sets in electron configurations. For example, atoms in the second column from the left always end in «s²«, atoms at the far right of the skinny middle portion always end in «d¹⁰,» etc. Use the periodic table as a visual guide to write configurations – the order that you add electrons to orbitals corresponds to your position in the table.^[12]
   

   • Specifically, the 2 leftmost columns represent atoms whose electron configurations end in s orbitals, the right block of the table represents atoms whose configurations end in p orbitals, the middle portion, atoms that end in d orbital, and the bottom portion, atoms that end in f orbitals.
   • For example, when writing an electron configuration for Chlorine, think: «This atom is in third row (or «period») of the periodic table. It’s also in the fifth column of the periodic table’s p orbital block. Thus, its electron configuration will end …3p⁵
   • Caution: the d and f orbital regions of the table correspond to energy levels that are different from the period they’re located in. For instance, the first row of the d orbital block corresponds to the 3d orbital even though it’s in period 4, while the first row of the f orbital corresponds to the 4f orbital even though it’s in period 6.

7. 

   7

   Learn shorthand for writing long electron configurations. The atoms along the right edge of the periodic table are called noble gases. These elements are very chemically stable. To shorten the process of writing a long electron configuration, simply write the chemical symbol of the nearest chemical gas with fewer electrons than your atom in brackets, then continue with the electron configuration for the following orbital sets.^[13]
   

   • To understand this concept, it’s useful to write an example configuration. Let’s write a configuration for zinc (atomic number 30) using noble gas shorthand. Zinc’s full electron configuration is: 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 4s² 3d¹⁰. However, notice that 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ is the configuration for Argon, a noble gas. Just replace this portion of zinc’s electron notation with Argon’s chemical symbol in brackets ([Ar].)
   • So, zinc’s electron configuration written in shorthand is [Ar]4s² 3d¹⁰.
   • Note that if you are doing noble gas notation for, say, argon, you cannot write [Ar]! You have to use the noble gas that comes before that element; for argon, that would be neon ([Ne]).

Advertisement

1. 

   1

   Understand the ADOMAH Periodic Table. This method of writing electron configurations doesn’t require memorization. However, it does require a rearranged periodic table, because in a traditional periodic table, beginning with 4th row, period numbers do not correspond to the electron shells. Find an ADOMAH Periodic Table, a special type of periodic table designed by scientist Valery Tsimmerman. It’s easily found via a quick online search.

   • In the ADOMAH Periodic Table, horizontal rows represent groups of elements, such as halogens, inert gases, alkali metals, alkaline earths, etc. Vertical columns correspond to electron shells and so called “cascades” (diagonal lines connecting s,p,d and f blocks) correspond to periods.
   • Helium is moved next to Hydrogen, since both of them are characterized by the 1s orbital. Blocks of periods (s,p,d and f) are shown on the right side and shell numbers are shown at the base. Elements are presented in rectangular boxes that are numbered from 1 to 120. These numbers are normal atomic numbers that represent total number of electrons in a neutral atom.

2. 

   2

   Find your atom in the ADOMAH table. To write electron configuration of an element, locate its symbol in ADOMAH Periodic Table and cross out all elements that have higher atomic numbers. For example, if you need to write electron configuration of Erbium (68), cross out elements 69 through 120.

   • Notice numbers 1 through 8 at the base of the table. These are electron shell numbers, or column numbers. Ignore columns which contain only crossed out elements. For Erbium, remaining columns are 1,2,3,4,5 and 6.

3. 

   3

   Count orbital sets up to your atom. Looking at the block symbols shown on the right side of the table (s, p, d, and f) and at the column numbers shown at the base and ignoring diagonal lines between the blocks, break up columns into column-blocks and list them in order from the bottom up. Again, ignore column blocks where all elements are crossed out. Write down the column-blocks beginning with the column number followed by the block symbol, like this: 1s 2s 2p 3s 3p 3d 4s 4p 4d 4f 5s 5p 6s (in case of Erbium).

   • Note: The above electron configuration of Er is written in the order of ascending shell numbers. It could also be written in the order of orbital filling. Just follow cascades from top to bottom instead of columns when you write down the column-blocks: 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 4s² 3d¹⁰ 4p⁶ 5s² 4d¹⁰ 5p⁶ 6s² 4f¹².

4. 

   4

   Count electrons for each orbital set. Count elements that were not crossed out in each block-column, assigning 1 electron per element, and write down their quantity next to the block symbols for each block-column, like this: 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 3d¹⁰ 4s² 4p⁶ 4d¹⁰ 4f¹² 5s² 5p⁶ 6s². In our example, this is the electron configuration of Erbium.

5. 

   5

   Know irregular electron configurations. There are eighteen common exceptions to electron configurations for atoms in the lowest energy state, also called the ground state. They deviate from the general rule only by last 2 to 3 electron positions. In these cases, the actual electron configuration keeps the electrons in a lower-energy state than in a standard configuration for the atom. The irregular atoms are:

   • 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); Gd (…, 4f7, 5d1, 6s2); Au (…, 5d10, 6s1); Ac (…, 6d1, 7s2); Th (…, 6d2, 7s2); Pa (…, 5f2, 6d1, 7s2); U (…, 5f3, 6d1, 7s2); Np (…, 5f4, 6d1, 7s2) and Cm (…, 5f7, 6d1, 7s2).

Advertisement

1. 

   1

   Notating cations: When you’re dealing with cations, it’s very similar to neutral atoms in a grounded state. Start by removing electrons in the outermost p orbital, then the s orbital, then the d orbital.^[14]
   

2. 

   2

   Notating anions: When you notate an anion, you have to use the Aufbau Principle, which states that electrons fill the lowest available energy levels first before moving onto higher ones. So, you’d add electrons to the outermost energy level (or the lowest), before moving inwards to add more.^[15]
   

3. 

   3

   Chromium and Copper: As with every rule, there are exceptions. Although most elements follow the Aufbau Principle, these elements do not. Instead of going to the lowest energy state, these electrons are added to the level that will make them the most stable. It may be helpful to memorize the notation for these 2 elements, since they defy the rule.^[16]
   

Advertisement

Advertisement

• You can also write an element’s electron configuration by just writing the valence configuration, which is the last s and p orbital set. So, the valence configuration of an antimony atom would be 5s² 5p³.

• There are also many electron figuration calculators you can use for free online by typing in the element name. However, they won’t usually show their work.

Did this summary help you?

1. 

   1

   What is an electron configuration? An electron configuration shows the distribution of electrons of an atom or a molecule. There is a specific notation that can quickly show you where the electrons are likely to be located, so knowing this notation is an essential part of knowing electron configurations. Reading these notations can tell you what element you’re referring to and how many electrons it has.^[1]
   

   • The structure of the periodic table is based on electron configuration.
   • For example, the notation for Phosphorus (P) is .

2. 

   2

   What are electron shells? The area that surrounds the nucleus of an atom, or the area where the electrons orbit, is called an electron shell. There are usually around 3 electron shells per atom, and the arrangement of these shells is called the electron configuration. All electrons in the same shell must have the same energy.^[2]
   

   • Electron shells are also sometimes referred to as energy levels.

   Advertisement

3. 

   3

   What is an atomic orbital? As an atom gains electrons, they fill different orbitals sets according to a specific order. Each set of orbitals, when full, contains an even number of electrons. The orbital sets are:^[3]
   

   • The s orbital set (any number in the electron configuration followed by an «s») contains a single orbital, and by Pauli’s Exclusion Principle, a single orbital can hold a maximum of 2 electrons, so each s orbital set can hold 2 electrons.
   • The p orbital set contains 3 orbitals, and thus can hold a total of 6 electrons.
   • The d orbital set contains 5 orbitals, so it can hold 10 electrons.
   • The f orbital set contains 7 orbitals, so it can hold 14 electrons.
   • The g, h, i and k orbital sets are theoretical. No known atoms have electrons in any of these orbitals. The g set has 9 orbitals, so it could theoretically contain 18 electrons. The h set would have 11 orbitals and a maximum of 22 electrons, the i set would have 13 orbitals and a maximum of 26 electrons, and the k set would have 15 orbitals and a maximum of 30 electrons.
   • Remember the order of the letters with this mnemonic: Sober Physicists Don’t Find Giraffes Hiding In Kitchens.

4. 

   4

   What are overlap orbitals? Sometimes, electrons occupy a shared orbital space. Take the Dihydrogen molecule, or H2. The 2 electrons must stay close to each other in order to stay attracted to each other and connect. Since they’re so close, they will occupy the same orbital space, thus sharing the orbital, or overlapping it.^[4]
   

   • In your notation, you’d simply change the row number to 1 less than it actually is. For example, the electron configuration for germanium (Ge) is Even though you go all the way to row 4, there is still a “3d” in the middle there because of overlap.^[5]
     

5. 

   5

   How do you use an electron configuration table? If you’re having trouble visualising your notation, it can be useful to use an electron configuration table so you can actually see what you’re writing. Set up a basic table with the energy levels going down the y-axis and the orbital type going across the x-axis. From there, you can draw your notation in the corresponding spaces as they go down the y-axis and across the x-axis. Then, you can follow the line to get your notation.^[6]
   

   • For example, if you were writing out the configuration for beryllium, you’d start up at the 1s, then loop back around to the 2s. Since beryllium only has 4 electrons, you’d stop after that, and get your notion of

Advertisement

1. 

   1

   Find your atom’s atomic number. Each atom has a specific number of electrons associated with it. Locate your atom’s chemical symbol on the periodic table. The atomic number is a positive integer beginning at 1 (for hydrogen) and increasing by 1 for each subsequent atom. The atom’s atomic number is the number of protons of the atom—thus, it is also the number of electrons in an atom with 0 charge.^[7]
   

   • Since the periodic table is based on electron configuration, you can use it to determine the element’s configuration notation.

2. 

   2

   Determine the charge of the atom. Uncharged atoms will have exactly the number of electrons as is represented on the periodic table. However, charged atoms (ions) will have a higher or lower number of electrons based on the magnitude of their charge. If you’re working with a charged atom, add or subtract electrons accordingly: add 1 electron for each negative charge and subtract 1 for each positive charge.^[8]
   

   • For instance, a sodium atom with a +1 charge would have an electron taken away from its basic atomic number of 11. So, the sodium atom would have 10 electrons in total.
   • A sodium atom with a -1 charge would have 1 electron added to its basic atomic number of 11. The sodium atom would then have a total of 12 electrons.

3. 

   3

   Understand electron configuration notation. Electron configurations are written so as to clearly display the number of electrons in the atom as well as the number of electrons in each orbital. Each orbital is written in sequence, with the number of electrons in each orbital written in superscript to the right of the orbital name. The final electron configuration is a single string of orbital names and superscripts.^[9]
   

   • For example, here is a simple electron configuration: 1s² 2s² 2p⁶. This configuration shows that there are 2 electrons in the 1s orbital set, 2 electrons in the 2s orbital set, and 6 electrons in the 2p orbital set. 2 + 2 + 6 = 10 electrons total. This electron configuration is for an uncharged neon atom (neon’s atomic number is 10.)

4. 

   4

   Memorize the order of the orbitals. Note that orbital sets are numbered by electron shell, but ordered in terms of energy. For instance, a filled 4s² is lower energy (or less potentially volatile) than a partially-filled or filled 3d¹⁰, so the 4s shell is listed first. Once you know the order of orbitals, you can simply fill them according to the number of electrons in the atom. The order for filling orbitals is as follows: 1s, 2s, 2p, 3s, 3p, 4s, 3d, 4p, 5s, 4d, 5p, 6s, 4f, 5d, 6p, 7s, 5f, 6d, 7p, 8s.^[10]
   

   • An electron configuration for an atom with every orbital completely filled would be written: 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 4s² 3d¹⁰ 4p⁶ 5s² 4d¹⁰ 5p⁶ 6s² 4f¹⁴ 5d¹⁰ 6p⁶ 7s² 5f¹⁴ 6d¹⁰7p⁶
   • Note that the above list, if all the shells were filled, would be the electron configuration for Og (Oganesson), 118, the highest-numbered atom on the periodic table—so this electron configuration contains every currently known electron shell for a neutrally charged atom.

5. 

   5

   Fill in the orbitals according to the number of electrons in your atom. For instance, if we want to write an electron configuration for an uncharged calcium atom, we’ll begin by finding its atomic number on the periodic table. Its atomic number is 20, so we’ll write a configuration for an atom with 20 electrons according to the order above.^[11]
   

   • Fill up orbitals according to the order above until you reach 20 total electrons. The 1s orbital gets 2 electrons, the 2s gets 2, the 2p gets 6, the 3s gets 2, the 3p gets 6, and the 4s gets 2 (2 + 2 + 6 +2 +6 + 2 = 20.) Thus, the electron configuration for calcium is: 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 4s².
   • Note: Energy level changes as you go up. For example, when you are about to go up to the 4th energy level, it becomes 4s first, then 3d. After the 4th energy level, you’ll move onto the 5th where it follows the order once again (5s, then 4d). This only happens after the 3rd energy level.

6. 

   6

   Use the periodic table as a visual shortcut. You may have already noticed that the shape of the periodic table corresponds to the order of orbital sets in electron configurations. For example, atoms in the second column from the left always end in «s²«, atoms at the far right of the skinny middle portion always end in «d¹⁰,» etc. Use the periodic table as a visual guide to write configurations – the order that you add electrons to orbitals corresponds to your position in the table.^[12]
   

   • Specifically, the 2 leftmost columns represent atoms whose electron configurations end in s orbitals, the right block of the table represents atoms whose configurations end in p orbitals, the middle portion, atoms that end in d orbital, and the bottom portion, atoms that end in f orbitals.
   • For example, when writing an electron configuration for Chlorine, think: «This atom is in third row (or «period») of the periodic table. It’s also in the fifth column of the periodic table’s p orbital block. Thus, its electron configuration will end …3p⁵
   • Caution: the d and f orbital regions of the table correspond to energy levels that are different from the period they’re located in. For instance, the first row of the d orbital block corresponds to the 3d orbital even though it’s in period 4, while the first row of the f orbital corresponds to the 4f orbital even though it’s in period 6.

7. 

   7

   Learn shorthand for writing long electron configurations. The atoms along the right edge of the periodic table are called noble gases. These elements are very chemically stable. To shorten the process of writing a long electron configuration, simply write the chemical symbol of the nearest chemical gas with fewer electrons than your atom in brackets, then continue with the electron configuration for the following orbital sets.^[13]
   

   • To understand this concept, it’s useful to write an example configuration. Let’s write a configuration for zinc (atomic number 30) using noble gas shorthand. Zinc’s full electron configuration is: 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 4s² 3d¹⁰. However, notice that 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ is the configuration for Argon, a noble gas. Just replace this portion of zinc’s electron notation with Argon’s chemical symbol in brackets ([Ar].)
   • So, zinc’s electron configuration written in shorthand is [Ar]4s² 3d¹⁰.
   • Note that if you are doing noble gas notation for, say, argon, you cannot write [Ar]! You have to use the noble gas that comes before that element; for argon, that would be neon ([Ne]).

Advertisement

1. 

   1

   Understand the ADOMAH Periodic Table. This method of writing electron configurations doesn’t require memorization. However, it does require a rearranged periodic table, because in a traditional periodic table, beginning with 4th row, period numbers do not correspond to the electron shells. Find an ADOMAH Periodic Table, a special type of periodic table designed by scientist Valery Tsimmerman. It’s easily found via a quick online search.

   • In the ADOMAH Periodic Table, horizontal rows represent groups of elements, such as halogens, inert gases, alkali metals, alkaline earths, etc. Vertical columns correspond to electron shells and so called “cascades” (diagonal lines connecting s,p,d and f blocks) correspond to periods.
   • Helium is moved next to Hydrogen, since both of them are characterized by the 1s orbital. Blocks of periods (s,p,d and f) are shown on the right side and shell numbers are shown at the base. Elements are presented in rectangular boxes that are numbered from 1 to 120. These numbers are normal atomic numbers that represent total number of electrons in a neutral atom.

2. 

   2

   Find your atom in the ADOMAH table. To write electron configuration of an element, locate its symbol in ADOMAH Periodic Table and cross out all elements that have higher atomic numbers. For example, if you need to write electron configuration of Erbium (68), cross out elements 69 through 120.

   • Notice numbers 1 through 8 at the base of the table. These are electron shell numbers, or column numbers. Ignore columns which contain only crossed out elements. For Erbium, remaining columns are 1,2,3,4,5 and 6.

3. 

   3

   Count orbital sets up to your atom. Looking at the block symbols shown on the right side of the table (s, p, d, and f) and at the column numbers shown at the base and ignoring diagonal lines between the blocks, break up columns into column-blocks and list them in order from the bottom up. Again, ignore column blocks where all elements are crossed out. Write down the column-blocks beginning with the column number followed by the block symbol, like this: 1s 2s 2p 3s 3p 3d 4s 4p 4d 4f 5s 5p 6s (in case of Erbium).

   • Note: The above electron configuration of Er is written in the order of ascending shell numbers. It could also be written in the order of orbital filling. Just follow cascades from top to bottom instead of columns when you write down the column-blocks: 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 4s² 3d¹⁰ 4p⁶ 5s² 4d¹⁰ 5p⁶ 6s² 4f¹².

4. 

   4

   Count electrons for each orbital set. Count elements that were not crossed out in each block-column, assigning 1 electron per element, and write down their quantity next to the block symbols for each block-column, like this: 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 3d¹⁰ 4s² 4p⁶ 4d¹⁰ 4f¹² 5s² 5p⁶ 6s². In our example, this is the electron configuration of Erbium.

5. 

   5

   Know irregular electron configurations. There are eighteen common exceptions to electron configurations for atoms in the lowest energy state, also called the ground state. They deviate from the general rule only by last 2 to 3 electron positions. In these cases, the actual electron configuration keeps the electrons in a lower-energy state than in a standard configuration for the atom. The irregular atoms are:

   • 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); Gd (…, 4f7, 5d1, 6s2); Au (…, 5d10, 6s1); Ac (…, 6d1, 7s2); Th (…, 6d2, 7s2); Pa (…, 5f2, 6d1, 7s2); U (…, 5f3, 6d1, 7s2); Np (…, 5f4, 6d1, 7s2) and Cm (…, 5f7, 6d1, 7s2).

Advertisement

1. 

   1

   Notating cations: When you’re dealing with cations, it’s very similar to neutral atoms in a grounded state. Start by removing electrons in the outermost p orbital, then the s orbital, then the d orbital.^[14]
   

2. 

   2

   Notating anions: When you notate an anion, you have to use the Aufbau Principle, which states that electrons fill the lowest available energy levels first before moving onto higher ones. So, you’d add electrons to the outermost energy level (or the lowest), before moving inwards to add more.^[15]
   

3. 

   3

   Chromium and Copper: As with every rule, there are exceptions. Although most elements follow the Aufbau Principle, these elements do not. Instead of going to the lowest energy state, these electrons are added to the level that will make them the most stable. It may be helpful to memorize the notation for these 2 elements, since they defy the rule.^[16]
   

Advertisement

Advertisement

• You can also write an element’s electron configuration by just writing the valence configuration, which is the last s and p orbital set. So, the valence configuration of an antimony atom would be 5s² 5p³.

• There are also many electron figuration calculators you can use for free online by typing in the element name. However, they won’t usually show their work.

Did this summary help you?

Создан на
03 января, 2022 От Admin

Тренировочный тест «Строение атома»

Тренировочный тест по теме «Строение атома»

1 / 10

2 / 10

3 / 10

4 / 10

5 / 10

6 / 10

7 / 10

8 / 10

9 / 10

10 / 10

Ваша оценка

The average score is 32%