تنظیمات الکترون برای اتم های هر عنصر

درک پیکربندی های الکترون در شیمی بسیار مهم است زیرا به ما کمک می کند تا رفتار و خواص اتم ها را درک کنیم. پیکربندی الکترونی یک اتم، توزیع الکترون های آن را بین سطوح مختلف انرژی و اوربیتال ها توصیف می کند.

مرحله 1: شماره اتمی را شناسایی کنید

عدد اتمی نشان دهنده تعداد پروتون های موجود در هسته اتم است. هویت منحصر به فرد هر عنصر را تعیین می کند. عدد اتمی عنصری را که می خواهید پیکربندی الکترونی را برای آن بنویسید پیدا کنید. به عنوان مثال، اگر اکسیژن (O) را در نظر بگیریم، عدد اتمی آن 8 است.

مرحله 2: تعیین الگوی توزیع الکترون

الکترون ها در سطوح مختلف انرژی و سطوح فرعی درون یک اتم توزیع می شوند. سطوح انرژی با اعداد (1، 2، 3، و غیره) نشان داده می شوند، در حالی که سطوح فرعی با حروف (s، p، d، f) نشان داده می شوند. الگوی توزیع الکترون از ترتیب خاصی پیروی می کند: 1s، 2s، 2p، 3s، 3p، 4s، 3d، 4p و غیره.

مرحله 3: پر کردن الکترون ها طبق اصل Aufbau

اصل Aufbau بیان می‌کند که الکترون‌ها ابتدا پایین‌ترین سطوح انرژی و سطوح فرعی را قبل از حرکت به سطوح بالاتر پر می‌کنند. هر سطح انرژی می تواند تعداد خاصی از الکترون ها را در خود جای دهد:

• اولین سطح انرژی (1s) می تواند حداکثر 2 الکترون را در خود جای دهد.
• سطح انرژی دوم (2s و 2p) می تواند حداکثر 8 الکترون را در خود جای دهد.
• سطح سوم انرژی (3s و 3p) همچنین می تواند حداکثر 8 الکترون را در خود جای دهد.
• سطح انرژی چهارم (4s، 3d، و 4p) می تواند حداکثر 18 الکترون را در خود جای دهد.

مرحله 4: ترتیب پر کردن سطوح فرعی را تعیین کنید

سطوح فرعی در یک سطح انرژی دارای انرژی های متفاوتی هستند. آنها به ترتیب خاصی پر می شوند:

1. سطح فرعی 1s ابتدا پر می شود.
2. سطح فرعی 2s در مرحله بعد پر می شود.
3. سطح فرعی 2p بعد از 2 ثانیه پر می شود.
4. سطح فرعی 3s بعد از 2p پر می شود.
5. سطح فرعی 3p بعد از 3 ثانیه پر می شود.
6. سطح فرعی 4s بعد از 3p پر می شود.
7. سطح فرعی 3 بعدی بعد از 4 ثانیه پر می شود.
8. سطح فرعی 4p بعد از 3 بعدی پر می شود.

مرحله 5: قانون Hund را اعمال کنید

قانون هوند بیان می‌کند که در یک زیرسطح خاص، الکترون‌ها قبل از جفت شدن، اوربیتال‌های منفرد را اشغال می‌کنند. اوربیتال‌های درون یک سطح فرعی انرژی برابری دارند و الکترون‌ها ترجیح می‌دهند اوربیتال‌های جداگانه‌ای را اشغال کنند تا دافعه را به حداقل برسانند.

مرحله 6: موارد استثناء را در نظر بگیرید

در حالی که پیکربندی‌های الکترونی عموماً از اصل Aufbau و قانون Hund پیروی می‌کنند، به دلیل ساختار الکترونیکی منحصربه‌فرد آنها برای عناصر خاصی استثنا وجود دارد. به عنوان مثال، کروم (Cr) و مس (Cu) از تنظیمات مورد انتظار برای دستیابی به پایداری بیشتر منحرف می شوند.

مرحله 7: تنظیمات الکترون را بنویسید

اکنون، می‌توانیم مراحل ذکر شده در بالا را برای نوشتن پیکربندی الکترون برای یک عنصر خاص اعمال کنیم. بیایید اکسیژن (O) را به عنوان مثال در نظر بگیریم:

1. اکسیژن دارای عدد اتمی 8 است که نشان می دهد دارای هشت پروتون است.
2. به دنبال ترتیب سطح انرژی و تراز فرعی، شروع به پر کردن الکترون ها در اولین سطح انرژی (1s) می کنیم. از آنجایی که اکسیژن دو الکترون دارد، دو نقطه اول را در سطح فرعی 1s پر می کنیم: 1s^2.
3. با حرکت به سطح انرژی دوم، سطح فرعی 2s را با دو الکترون پر می کنیم: 1s^2 2s^2.
4. در نهایت، چهار الکترون باقیمانده را در سطح فرعی 2p قرار می دهیم: 1s^2 2s^2 2p^4.

بنابراین، پیکربندی الکترونی اکسیژن 1s^2 2s^2 2p^4است.

مرحله 8: دقت را بررسی کنید

پس از تکمیل پیکربندی الکترون، تأیید اینکه تعداد کل الکترون ها با عدد اتمی عنصر مطابقت دارد ضروری است. در مثال ما، اکسیژن (O) دارای هشت الکترون است که با عدد اتمی آن هم تراز است.

با دنبال کردن این مراحل، می توانید پیکربندی الکترونی را برای اتم های هر عنصر بنویسید. به یاد داشته باشید که استثناها و انحرافات را برای عناصر خاص در نظر بگیرید و همیشه نتایج خود را دوباره بررسی کنید.

این مراحل یک چارچوب کلی برای نوشتن پیکربندی‌های الکترون ارائه می‌کنند، اما توجه به این نکته مهم است که پیکربندی‌های الکترون می‌تواند برای اتم‌های بزرگ‌تر به دلیل سطوح انرژی و سطوح فرعی اضافی پیچیده‌تر شود.

منابع : 

1. Chemistry LibreTexts: یک منبع آنلاین جامع که محتوای آموزشی در مورد موضوعات مختلف شیمی ارائه می‌کند.
2. آکادمی خان: آموزشیپلتفرمی که منابع گسترده ای در زمینه علم از جمله شیمی ارائه می دهد.
3. انجمن سلطنتی شیمی: انجمن علمی مشهوری که مجلات و مطالب آموزشی مرتبط با شیمی را منتشر می کند.