Електронна конфігурація — це термін, який використовується для опису розподілу електронів в атомі. Він дотримується набору правил, заснованих на квантовій механіці, які допомагають нам зрозуміти, як атоми взаємодіють один з одним, утворюючи молекули та сполуки. Знання електронної конфігурації атома дозволяє передбачити його хімічні властивості, реакційну здатність і типи зв’язків, які він може утворювати.
Електрони в атомі розташовані в оболонках навколо ядра. Ці оболонки також називаються енергетичними рівнями та позначаються \(K, L, M, N,\) і так далі, починаючи з найближчого до ядра. Кожна оболонка може утримувати певну максимальну кількість електронів: \(2n^2\) , де \(n\) — номер оболонки. Так, перша оболонка (К) може утримувати до 2 електронів, друга оболонка (L) — до 8, третя оболонка (М) — до 18 і так далі.
Усередині цих оболонок електрони далі організовані на підрівні або орбіталі, помічені \(s, p, d,\) і \(f\) . Орбіталь \(s\) може утримувати до 2 електронів, \(p\) до 6, \(d\) до 10 і \(f\) до 14. Розташування електронів на цих орбіталях три основні правила: принцип Ауфбау, принцип виключення Паулі та правило Хунда.
Електронні конфігурації записуються шляхом переліку кількості електронів на кожній орбіталі в порядку їх заповнення. Наприклад, конфігурація водню, який має один електрон, є \(1s^1\) . Гелій із двома електронами дорівнює \(1s^2\) .
Коли ми переходимо до елементів з більшою кількістю електронів, конфігурації стають складнішими. Наприклад, кисень із вісьмома електронами має конфігурацію \(1s^2 2s^2 2p^4\) . Це позначення показує, що перша оболонка (K-оболонка) повністю заповнена 2 електронами, а друга оболонка (L-оболонка) має 2 електрони на \(s\) орбіталі та 4 електрони на \(p\) орбіталі.
Натрій (Na): Натрій має 11 електронів із конфігурацією \(1s^2 2s^2 2p^6 3s^1\) . Ця конфігурація показує, що перші дві оболонки повністю заповнені, а третя оболонка має один електрон на \(s\) орбіталі.
Хлор (Cl): Хлор має 17 електронів із конфігурацією \(1s^2 2s^2 2p^6 3s^2 3p^5\) . Ця конфігурація показує заповнені першу та другу оболонки, причому третя оболонка має 2 електрони на \(s\) орбіталі та 5 на \(p\) орбіталі, що робить її неповною на один електрон.
Залізо (Fe): Залізо з 26 електронами має конфігурацію \(1s^2 2s^2 2p^6 3s^2 3p^6 4s^2 3d^6\) . Ця складна конфігурація вказує на те, що \(d\) орбіталі починають заповнюватися після заповнення \(s\) орбіталі 4-ї оболонки відповідно до принципу Ауфбау.
Розуміння електронної конфігурації атомів має вирішальне значення для прогнозування їх хімічної поведінки. Елементи в одній групі періодичної таблиці мають подібні конфігурації в зовнішніх оболонках, що пояснює, чому вони демонструють подібні хімічні властивості. Наприклад, усі лужні метали мають один електрон на своїй крайній \(s\) орбіталі, що призводить до їх високої реакційної здатності та схильності до утворення іонів +1.
Крім того, електронна конфігурація впливає на магнітні властивості атома, стабільність і типи зв’язків, які він може утворювати. Наприклад, елементи з наполовину або повністю заповненими підоболонками мають тенденцію бути більш стабільними через їх симетричний розподіл електронів.
Електронна конфігурація — фундаментальний аспект хімії, який пояснює розподіл електронів в атомах. Він дотримується певних принципів і правил, що дозволяє передбачити хімічні властивості та поведінку елемента. Завдяки вивченню електронних конфігурацій ми отримуємо уявлення про реакційну природу елементів та їхні потенційні взаємодії в утворенні молекул і сполук.
