Budowa atomu
Konfiguracja elektronowa
Symbol l. atomowa konfiguracja
Konfiguracje
elektronowe
pierwiastków
W przypadku pierwiastków d-elektronowych okazuje się, że
korzystne dla atomu jest jeśli powłoka d ma konfigurację d5 lub
d10. Powoduje to zmianę kolejności zapełnienia powłok dla
niektórych pierwiastków np.:
Okres 4-ty:
Okres 4-ty:
[Cr] = [Ar]3d54s1 a nie [Ar]3d44s2
[Cu] = [Ar]3d104s1 a nie [Ar]3d94s2
Okres 5-ty
Okres 5-ty
[Nb] = [Kr]4d45s1
Okres 6-ty
[Mo] = [Kr]4d55s1
[Pt] = [Xe]4f145d96s1
[Ru] = [Kr]4d75s1
[Au]= [Xe]4f145d106s1
[Rh] = [Kr]4d85s1
[Pd] = [Kr]4d10
[Ag] = [Kr]4d105s1
T A B L E 3 . 6 E l e c t r o n C o n f i g u r a t i o n s o f t h e A t o m s
S h e l l K L M N 0
S u b s h e l l s 2 s 2 p 3 s 3 p 3 d 4 s 4 p 4 d 4 f 5 s 5 p 5 d 5 f 5 g
1 . H 1
2 . H e 2
3 . L i 2 1
4 . B e 2 2
5 . B 2 2 1
6 . C 2 2 2
7 . N 2 2 3
8 . O 2 2 4
9 . F 2 2 5
1 0 . N e 2 2 6
1 1 . N a 2 2 6 1
1 2 . M g 2 2 6 2
1 3 . A l 2 2 6 2 1
1 4 . S i 2 2 6 2 2
1 5 . P 2 2 6 2 3
1 6 . S 2 2 6 2 4
1 7 . C l 2 2 6 2 5
1 8 A r 2 2 6 2 6
1 9 . K 2 2 6 2 6 1
2 0 . C a 2 2 6 2 6 2
2 1 . S c 2 2 6 2 6 1 2
2 2 . T i 2 2 6 2 6 2 2
2 3 . V 2 2 6 2 6 3 2
2 4 . C r 2 2 6 2 6 5 1
2 5 . M n 2 2 6 2 6 5 2
2 6 . F e 2 2 6 2 6 6 2
2 7 . C o 2 2 6 2 6 7 2
2 8 . N i 2 2 6 2 6 8 2
2 9 . C u 2 2 6 2 6 1 0 1
3 0 . Z n 2 2 6 2 6 1 0 2
3 1 . G a 2 2 6 2 6 1 0 2 1
3 2 . G e 2 2 6 2 6 1 0 2 2
3 3 . A s 2 2 6 2 6 1 0 2 3
3 4 . S e 2 2 6 2 6 1 0 2 4
3 5 . B r 2 2 6 2 6 1 0 2 5
3 6 . K r 2 2 6 2 6 1 0 2 6
3 7 . R b 2 2 6 2 6 1 0 2 6 1
3 8 . S r 2 2 6 2 6 1 0 2 6 2
3 9 . Y 2 2 6 2 6 1 0 2 6 1 2
4 0 . Z r 2 2 6 2 6 1 0 2 6 2 2
4 1 . N b 2 2 6 2 6 1 0 2 6 4 1
4 2 . M o 2 2 6 2 6 1 0 2 6 5 1
4 3 . T c 2 2 6 2 6 1 0 2 6 5 2
4 4 . R u 2 2 6 2 6 1 0 2 6 7 1
4 5 . R h 2 2 6 2 6 1 0 2 6 8 1
4 6 . P d 2 2 6 2 6 1 0 2 6 1 0
4 7 . A g 2 2 6 2 6 1 0 2 6 1 0 1
4 8 . C d 2 2 6 2 6 1 0 2 6 1 0 2
4 9 . I n 2 2 6 2 6 1 0 2 6 1 0 2 1
5 0 . S n 2 2 6 2 6 1 0 2 6 1 0 2 2
5 1 . S b 2 2 6 2 6 1 0 2 6 1 0 2 3
5 2 . T e 2 2 6 2 6 1 0 2 6 1 0 2 4
5 3 . I 2 2 6 2 6 1 0 2 6 1 0 2 5
Konfiguracja jonów
1. Dla anionów liczbę elektronów atomu zwiększamy o
ładunek jonu i umieszczamy je na orbitalach zgodnie z regułami.
2. Dla kationów liczbę elektronów atomu zmniejszamy o
ładunek kationu. Sposób postępowania:
a) zapisujemy konfiguracjÄ™ atomu
b) zmniejszamy liczbę elektronów na orbitalach walencyjnych
o ładunek kationu odejmując elektrony w następującej kolejności
elektrony p
elektrony s
elektrony d
Konfiguracja elektronowa jonów - przykłady
2 2 6 1 2 2 6
Na 1s 2s 2p 3s Na+ 1s 2s 2p
2 2 6 2 2 2
Mg 1s 2s 2p 3s Mg+2 1s 2s 2p6
2 2 6 2 1 2 2 6
Al 1s 2s 2p 3s 3p Al+3 1s 2s 2p
2 2 4 2 2 6
O 1s 2s 2p O- 2 1s 2s 2p
2 2 5 2 2 6
F 1s 2s 2p F- 1 1s 2s 2p
2 2 3 3 2 2 6
N 1s 2s 2p N- 1s 2s 2p
W przypadku bloku p nie uzyskano do chwili obecnej jonów w
których elektrony odchodziłyby z powłoki d, np. :
[Pb2+] = [Xe]4f145d106s2
[Pb4+] = [Xe]4f145d10
nie znamy związków Pb5+ i wyższych.
Konfiguracja jonów metali d-elektronowych.
Elektrony najpierw usuwane są z powłoki s a dopiero póz
niej z
powłoki d. Dlatego też np. Ag występuje wyłącznie na +1
stopniu utlenienia. Dla niektórych metali można usunąć
wszystkie elektrony d.
Właściwości magnetyczne a konfiguracja elektronowa
Elektron obarczony jest ładunkiem elektrycznym. Jeśli założymy opis
elektronu jako cząsteczki krążącej wokół jądra, to ruch elektronu
oznacza przepływ prądu. A przepływający prąd generuje pole
magnetyczne.
Pole magnetyczne związane jest z orbitalnym momentem pędu
(określonym przez liczbę kwantową l) oraz ze spinowym momentem
pędu (określonym przez spinową liczbę kwantową s).
Orbitalny moment magnetyczny wyrażony jest wzorem:
Ml = l(l+1) h·e/(4·me·Ä„
Ä„) =
Ä„
Ä„
µB
l(l+1)
w podanym wzorze µB oznacza tzw. magneton Bohra i wynosi on
9.274078·10-24- A·m2.
Podobnie dla spinu możemy zapisać, że spinowy moment magnetyczny
elektronu wynosi:
Ms = 2 µB
µ
µ
s(s+1)µ
należy jednak pamiętać, że s = 0.5, wobec tego dla elektronu
Ms = µB.
µ
µ
µ
3
Generalnie właściwości magnetyczne wykazują atomy posiadające
niesparowane elektrony. Elektrony sparowane nie wykazujÄ… spinowego
momentu magnetycznego.
Ciekły tlen przyciągany przez magnes (paramagnetyk)
Rysunek przedstawiajÄ…cy
atomy złota  widziane
przez skaningowy
mikroskop tunelowy
wykorzystujÄ…cy efekty
kwantowe w swojej pracy.
Rysunki powyżej i poniżej
środkowego pokazują
pojedyncze atomy.
Rysunek pokazujÄ…cy 2
atomy złota w trakcie ich
drgań na powierzchni.
IBM
Obraz pokazujÄ…cy
atomy kobaltu na
podstawie z miedzi
(IBM). Obraz
pokazuje, że atomy
Cu otoczone atomami
kobaltu zaczynajÄ…
ukazywać obraz
interferencyjny jak
fale, a nie jak czÄ…stki
materialne.
Efekt  mirażu atomów. Wewnątrz pierścienia umieszczono pojedynczy atom
kobaltu (fioletowy). Tymczasem pojawia się jego  miraż symetrycznie
względem środka pierścienia (IBM).
Powiększenie zdjęcia z poprzedniego slajdu. (IBM)
Obraz podobny do
poprzednich dwóch slajdów
obrazujący rzeczywistość
(dolna powierzchnia) i
doświadczalne
zarejestrowanie (powierzchnia
nad pierścieniem) istnienia
atomu w miejscu gdzie go nie
ma (IBM).