Budowa atomu
Konfiguracje elektronowe — zasady zapisu
Reguła Aufbau — zasada zapisu konfiguracji
Konfiguracja elektronowa opisuje rozmieszczenie elektronów w podpowłokach atomu. Elektrony zapełniają podpowłoki zgodnie z regułą Aufbau (zasada budowania).
Kolejność zapełniania: 1s, 2s, 2p, 3s, 3p, 4s, 3d, 4p, 5s, 4d, 5p, ...
1s² 2s² 2p₆ 3s² 3p₆ 4s² 3d¹⁰ ...
- Podpowłoka 1s: max 2 elektrony
- Podpowłoka 2p: max 6 elektronów (3 orbitale × 2)
- Podpowłoka 3d: max 10 elektronów (5 orbitali × 2)
- Pamiętaj: 4s jest zapełniane PRZED 3d!
Konfiguracje atomów Z=1 do Z=10
Pierwsze 10 pierwiastków — od wodoru do neonu:
- H (Z=1): 1s¹
- He (Z=2): 1s²
- Li (Z=3): 1s² 2s¹ lub [He] 2s¹
- Be (Z=4): [He] 2s²
- B (Z=5): [He] 2s² 2p¹
- C (Z=6): [He] 2s² 2p²
- N (Z=7): [He] 2s² 2p³
- O (Z=8): [He] 2s² 2p⁴
- F (Z=9): [He] 2s² 2p⁵
- Ne (Z=10): [He] 2s² 2p₆
Konfiguracje atomów Z=11 do Z=18
Tretia i czwarta grupa — od sodu do argonu:
- Na (Z=11): [Ne] 3s¹
- Mg (Z=12): [Ne] 3s²
- Al (Z=13): [Ne] 3s² 3p¹
- Si (Z=14): [Ne] 3s² 3p²
- P (Z=15): [Ne] 3s² 3p³
- S (Z=16): [Ne] 3s² 3p⁴
- Cl (Z=17): [Ne] 3s² 3p⁵
- Ar (Z=18): [Ne] 3s² 3p₆
Konfiguracje atomów Z=19 do Z=30 (w tym 3d)
Potas i wapń zapełniają 4s PRZED 3d. Następnie następuje zapełnianie 3d (metale bloku d).
- K (Z=19): [Ar] 4s¹
- Ca (Z=20): [Ar] 4s²
- Sc (Z=21): [Ar] 4s² 3d¹
- Ti (Z=22): [Ar] 4s² 3d²
- Cr (Z=24): [Ar] 4s¹ 3d⁵ (wyjątek! półzapełniona 3d)
- Cu (Z=29): [Ar] 4s¹ 3d¹⁰ (wyjątek! pełna 3d)
- Zn (Z=30): [Ar] 4s² 3d¹⁰
Najczęstsze błędy
„Elektron porusza się po dokładnej orbicie”
Poprawnie: Model kwantowy opisuje rozkład prawdopodobieństwa na orbitalu, nie klasyczną trajektorię.
„Sól mocnego kwasu i mocnej zasady zawsze daje pH=7 w każdych warunkach”
Poprawnie: W idealnym rozcieńczonym roztworze w 25°C tak, ale temperatura, aktywności i dodatkowe reakcje mogą zmieniać wynik.
Zadania z odpowiedziami
1. Konfiguracja jonu
Zapisz skróconą konfigurację Fe²⁺, Z=26.
- 1.Zapisz atom Fe: [Ar]3d⁶4s².
- 2.Usuń dwa elektrony z powłoki o najwyższym n.
- 3.Zapisz wynik.
Odpowiedź
Fe²⁺: [Ar]3d⁶.
2. Ocena zamiany rozpuszczalnika
Jak ocenić, czy nowy rozpuszczalnik jest naprawdę bardziej ekologiczny?
- 1.Porównaj toksyczność i lotność.
- 2.Uwzględnij energię produkcji i odzysku.
- 3.Sprawdź trwałość, biodegradację i produkty rozkładu.
Odpowiedź
Należy ocenić pełny profil ryzyka i cykl życia, a nie tylko jedną cechę, np. pochodzenie biologiczne.
Podsumowanie
- Podpowłoka 1s: max 2 elektrony
- Podpowłoka 2p: max 6 elektronów (3 orbitale × 2)
- Konfiguracja elektronowa opisuje rozmieszczenie elektronów w podpowłokach atomu. Elektrony zapełniają podpowłoki zgodnie z regułą Aufbau (zasada budowania).
- Pierwsze 10 pierwiastków — od wodoru do neonu:
- Tretia i czwarta grupa — od sodu do argonu:
- Potas i wapń zapełniają 4s PRZED 3d. Następnie następuje zapełnianie 3d (metale bloku d).
- Na (Z=11): [Ne] 3s¹
Słownik pojęć
- Orbital
- Stan przestrzenny elektronu opisany funkcją falową.
- Sprzężona para
- Kwas i zasada różniące się jednym protonem.
- Efektywność atomowa
- Udział atomów substratów trafiających do pożądanego produktu.