Elektronska konfiguracija

Kako čitati zapis

U zapisu 1s² 2s² 2p⁶ broj označuje glavnu ljusku n, slovo podljusku, a eksponent broj elektrona. Podljuske s, p, d i f sadrže 1, 3, 5 i 7 orbitala pa mogu primiti najviše 2, 6, 10 i 14 elektrona.

Zbroj eksponenata mora odgovarati ukupnom broju elektrona atoma ili iona. Zapis [Ne], [Ar] ili [Kr] samo skraćuje popunjenu unutarnju konfiguraciju plemenitog plina; ne predstavlja drugi model.

Tri pravila djeluju zajedno

Osnovno stanje najniže je dostupno energijsko uređenje. Elektroni zauzimaju orbitale niže energije, Paulijevo načelo ograničava orbitalu na dva elektrona suprotnih spinova, a Hundovo pravilo degenerirane orbitale najprije zauzima pojedinačno.

Kod kisika 2p⁴ ne dobivamo dvije pune orbitale i jednu praznu. Nižoj energiji odgovara jedan par i dva nesparena elektrona; ta se razlika očituje u magnetizmu.

Ioni i pitanje 4s/3d

Kod kationa glavnih skupina elektroni se obično uklanjaju iz najviše zauzete glavne ljuske. Na⁺ nastaje iz [Ne]3s¹ gubitkom elektrona 3s. Kod prijelaznih metala relativne energije orbitala mijenjaju se tijekom popunjavanja.

Iako se 4s u K i Ca popunjava prije 3d, nakon popunjavanja 3d pri stvaranju kationa obično se najprije uklanjaju elektroni ns. Fe = [Ar]3d⁶4s², a Fe²⁺ = [Ar]3d⁶.

Iznimke pokazuju granice jednostavne sheme

Cr ima [Ar]3d⁵4s¹, a Cu [Ar]3d¹⁰4s¹. Nije dovoljno tvrditi da je polupuna ili puna podljuska „čarobno stabilna“; 3d i 4s bliske su po energiji, a elektronske interakcije mijenjaju poredak stanja.

Pravilo n+l i uobičajena Aufbau shema korisni su vodiči, a ne temeljni zakon bez iznimaka. Kod težih atoma i iona eksperimentalni spektroskopski podaci važniji su od mehaničkog popunjavanja strelica.

Što konfiguracija govori o kemiji

Ponavljajuće valentne konfiguracije tvore skupine periodnog sustava. Li, Na i K završavaju s ns¹ i često tvore katione +1; F i Cl imaju sličan vanjski p-uzorak i često primaju elektron.

Broj nesparenih elektrona povezan je s magnetizmom, a energije ljusaka vide se u fotoelektronskoj spektroskopiji. Izoelektronske vrste mogu imati isti zapis, ali različitu kemiju zbog različitog naboja jezgre. Pri provjeri konfiguracije korisno je zbrojiti sve eksponente i usporediti ih s brojem elektrona; ta jednostavna kontrola otkriva većinu pogrešaka prije daljnje kemijske interpretacije.

Riješeni primjeri