The konfigurasi elektronik , juga dikenali sebagai struktur elektronik, adalah susunan elektron dalam tahap tenaga di sekitar nukleus atom. Menurut model atom Bohr lama, elektron menempati pelbagai tahap di orbit sekitar nukleus, dari cangkang pertama yang paling dekat dengan nukleus, K, ke cangkang ketujuh, Q, yang paling jauh dari nukleus.
Dari segi model mekanik kuantum yang lebih halus, cangkang KQ dibahagikan kepada satu set orbital, yang masing-masing dapat dihuni oleh tidak lebih dari satu pasang elektron.
Biasanya, konfigurasi elektron digunakan untuk menggambarkan orbit atom dalam keadaan tanahnya, tetapi ia juga dapat digunakan untuk mewakili atom yang telah terionisasi menjadi kation atau anion, mengimbangi kehilangan atau kenaikan elektron pada orbit masing-masing.
Sebilangan besar sifat fizikal dan kimia unsur dapat dihubungkan dengan konfigurasi elektroniknya yang unik. Elektron valensi, elektron di cengkerang paling luar, adalah faktor penentu bagi kimia unik unsur tersebut.
Asas konfigurasi elektron
Sebelum menetapkan elektron atom ke orbit, seseorang harus membiasakan diri dengan asas-asas konfigurasi elektron. Setiap elemen dalam Jadual Berkala terdiri daripada atom, yang terdiri dari proton, neutron, dan elektron.
Elektron menunjukkan cas negatif dan dijumpai di sekitar nukleus atom di orbit elektron, yang ditakrifkan sebagai isipadu ruang di mana elektron dapat dijumpai dalam kebarangkalian 95%.
Empat jenis orbital yang berbeza (s, p, d, dan f) mempunyai bentuk yang berbeza, dan satu orbital dapat menahan maksimum dua elektron. Orbital p, d, dan f mempunyai sublevel yang berbeza, sehingga mereka dapat menahan lebih banyak elektron.
Seperti yang ditunjukkan, konfigurasi elektron setiap elemen unik untuk kedudukannya dalam jadual berkala. Tahap tenaga ditentukan oleh tempoh dan bilangan elektron diberikan oleh nombor atom unsur.
Orbital pada tahap tenaga yang berbeza serupa antara satu sama lain, tetapi menempati kawasan yang berlainan di angkasa.
Orbit 1s dan orbital 2s mempunyai ciri orbit s (nod radial, kebarangkalian isipadu sfera, mereka hanya boleh mengandungi dua elektron, dll.). Tetapi, kerana mereka berada pada tahap tenaga yang berbeza, mereka menempati ruang yang berlainan di sekitar nukleus. Setiap orbit boleh diwakili oleh blok tertentu pada jadual berkala.
Blok s adalah kawasan logam alkali termasuk helium (Kumpulan 1 dan 2), blok d adalah logam peralihan (Kumpulan 3 hingga 12), blok p adalah unsur kumpulan utama Kumpulan 13 hingga 18 , Dan blok f adalah siri lantanida dan aktinida.
Gambar 1: Unsur-unsur jadual berkala dan tempohnya yang berbeza-beza mengikut tahap tenaga orbital.
Prinsip Aufbau
Aufbau berasal dari perkataan Jerman "Aufbauen" yang bermaksud "membina." Pada hakikatnya, dengan menulis konfigurasi elektron kita membina orbit elektron ketika kita bergerak dari satu atom ke atom yang lain.
Semasa kita menulis konfigurasi elektron atom, kita akan mengisi orbital dalam urutan nombor atom yang bertambah.
Prinsip Aufbau berasal dari prinsip pengecualian Pauli yang mengatakan bahawa tidak ada dua fermion (misalnya, elektron) dalam atom. Mereka dapat memiliki set bilangan kuantum yang sama, jadi mereka harus "tumpukan" pada tahap tenaga yang lebih tinggi.
Bagaimana elektron terkumpul adalah masalah konfigurasi elektron (Prinsip Aufbau, 2015).
Atom stabil mempunyai seberapa banyak elektron seperti yang dilakukan oleh proton dalam nukleus. Elektron berkumpul di sekitar nukleus dalam orbital kuantum mengikuti empat peraturan asas yang disebut prinsip Aufbau.
- Tidak ada dua elektron dalam atom yang mempunyai empat nombor kuantum yang sama n, l, m, dan s.
- Elektron akan menduduki orbit tahap tenaga terendah terlebih dahulu.
- Elektron akan sentiasa mengisi orbit dengan nombor putaran yang sama. Apabila orbit penuh, ia akan bermula.
- Elektron akan mengisi orbit dengan jumlah nombor kuantum n dan l. Orbital dengan nilai sama (n + l) akan diisi terlebih dahulu dengan nilai n yang lebih rendah.
Peraturan kedua dan keempat pada dasarnya sama. Contoh peraturan empat ialah orbit 2p dan 3s.
Orbital 2p adalah n = 2 dan l = 2 dan orbit 3s adalah n = 3 dan l = 1. (N + l) = 4 dalam kedua-dua kes, tetapi orbit 2p mempunyai tenaga terendah atau nilai n terendah dan akan mengisi sebelum lapisan 3s.
Nasib baik, rajah Moeller yang ditunjukkan dalam Rajah 2 dapat digunakan untuk melakukan pengisian elektron. Grafik dibaca dengan menjalankan pepenjuru dari 1s.
Gambar 2: Gambarajah Moeller mengisi konfigurasi elektron.
Rajah 2 menunjukkan orbit atom dan anak panah mengikut jalan ke hadapan.
Sekarang susunan orbit diketahui diisi, satu-satunya perkara yang tinggal ialah menghafal ukuran setiap orbit.
Orbital S mempunyai 1 kemungkinan nilai m l yang mengandungi 2 elektron
Orbital P mempunyai 3 nilai ml yang mungkin mengandungi 6 elektron
Orbit D mempunyai 5 kemungkinan nilai µl untuk menahan 10 elektron
Orbital F mempunyai 7 kemungkinan nilai m l untuk menahan 14 elektron
Ini adalah semua yang diperlukan untuk menentukan konfigurasi elektronik atom unsur yang stabil.
Contohnya, ambil unsur nitrogen. Nitrogen mempunyai tujuh proton dan oleh itu tujuh elektron. Orbit pertama yang diisi adalah orbit 1s.
Orbit s mempunyai dua elektron, jadi ada lima elektron yang tersisa. Orbital seterusnya adalah orbital 2s dan mengandungi kedua orbit. Tiga elektron terakhir akan menuju ke orbit 2p yang boleh menahan hingga enam elektron (Helmenstine, 2017).
Kepentingan konfigurasi elektron luaran
Konfigurasi elektron memainkan peranan penting dalam menentukan sifat atom.
Semua atom dari kumpulan yang sama mempunyai konfigurasi elektronik luaran yang sama kecuali nombor atom n, sebab itulah ia mempunyai sifat kimia yang serupa.
Beberapa faktor utama yang mempengaruhi sifat atom termasuk ukuran orbital yang diduduki terbesar, tenaga orbital bertenaga tinggi, jumlah kekosongan orbit, dan bilangan elektron di orbital tenaga tinggi.
Sebilangan besar sifat atom boleh berkaitan dengan tahap daya tarikan antara elektron terluar ke nukleus dan bilangan elektron di cengkerang elektron terluar, bilangan elektron valensi.
Elektron dari cangkang luar adalah yang dapat membentuk ikatan kimia kovalen, mereka yang mempunyai keupayaan untuk mengion untuk membentuk kation atau anion dan mereka adalah yang memberikan keadaan pengoksidaan kepada unsur-unsur kimia.
Mereka juga akan menentukan jejari atom. Apabila n semakin besar, jejari atom bertambah. Apabila atom kehilangan elektron, akan terjadi pengecutan radius atom kerana penurunan cas negatif di sekitar nukleus.
Elektron shell luar adalah yang dipertimbangkan oleh teori ikatan valensi, teori medan kristal dan teori orbit molekul untuk mendapatkan sifat molekul dan hibridisasi ikatan.
Rujukan
- Prinsip Aufbau. (2015, 3 Jun). Diperolehi dari chem.libretexts: chem.libretexts.org.
- Sains Bozeman. (2013, Agoto 4). Konfigurasi Elektron. Diambil dari youtube: youtube.com.
- Konfigurasi Elektron dan Sifat Atom. (SF). Diambil dari oneonta.edu: oneonta.edu.
- Encyclopædia Britannica. (2011, 7 September). Konfigurasi elektronik. Diambil dari britannica: britannica.com.
- Faizi, S. (2016, 12 Julai). Konfigurasi Elektronik. Diambil dari chem.libretexts: chem.libretexts.org.
- Helmenstine, T. (2017, 7 Mac). Prinsip Aufbau - Struktur Elektronik dan Prinsip Aufbau. Diambil dari thinkco: thinkco.com.
- Khan, S. (2014, 8 Jun). Elektron valensi dan ikatan. Diambil dari khanacademy: khanacademy.org.