Elektrónová konfigurácia

V tejto kapitole je elektrónová konfigurácia zhrnutá veľmi krátko. Ak chceš vedieť viac o všetkých pravidlách pozri sa do sekcie Atóm.

Zápis elektrónovej konfigurácie je v podstate správne spočítanie a usporiadanie elektrónov v atóme. Predstav si, že ideš nastupovať do autobusu spolu s ostatnými ľuďmi.

Zistíš “počet pasažierov” (Protónové číslo $Z$)

Prvým krokom je nájsť prvok v periodickej tabuľke a určiť jeho protónové číslo. V neutrálnom atóme sa počet protónov rovná počtu elektrónov. Toto číslo ti povie, koľko elektrónov musíte do autobusu (orbitálov) “posadiť”.

Výstavbový princíp (Aufbau)

Elektróny sa do orbitálov ukladajú od energeticky najnižších po najvyššie. Elektróny budú nastupovať do autobusu a a postupne budú zaĺňať jednotlivé sedadlá. S najvačšou pravdepodobnosťou sa obsadia zadné sedadlá ako prvé a postupne každé ďalšie voľné.

Poradie: $1s, 2s, 2p, 3s, 3p, 4s, 3d, 4p \dots$

Pauliho vylučovací princíp

Orbitály sa zaplňujú ako sedadlá v autobuse. Predstav si, že skupina náhodný ľudí nastupuje do autobusu. Každý si určite vyberie sedadlo, ktoré ešte nie je obsadené. Až do bodu kedy bude na každom sedadle sedieť jeden človek. Potom si začnú ďaľší ľudia prisadať. V jednom orbitáli (jednom “sedadle”) môžu byť maximálne dva elektróny. Aby spolu vydržali, musia mať opačný spin (opačnú orientáciu). Ako prvé sa orbitály zaplňujú jedným elektrónom a až keď je v každom po jednom, doplnia sa druhým ale s opačným spinom.

• Žiadne dva elektróny v atóme nemôžu mať identické všetky štyri kvantové čísla.

Hundovo pravidlo (Pravidlo maximálnej multiplicity)

Ak máte viac orbitálov s rovnakou energiou (napr. tri orbitály $p$ alebo päť orbitálov $d$), elektróny sa najprv ukladajú po jednom do každého z nich s rovnakým smerom spinu. Až keď má každý orbitál svojho “nájomníka”, začnú sa tvoriť páry.

• V autobuse si ľudia tiež najprv sadajú na voľné dvojsedadlá a až potom si prisadajú k niekomu inému.

Ako to zapísať?

Elektrónovú konfiguráciu zapisujeme pomocou čísel, písmen a horných indexov:

• Číslo (n): Hlavné kvantové číslo (vrstva).
• Písmeno (s, p, d, f): Typ orbitálu.
• Horný index: Počet elektrónov v danom orbitáli.

Príklad pre Uhlík ($^6C$):

Máme 6 elektrónov:

1. Dva dáme do $1s \rightarrow 1s^2$
2. Dva do $2s \rightarrow 2s^2$
3. Zvyšné dva do $2p \rightarrow 2p^2$ Výsledok: $1s^2 2s^2 2p^2$

Skrátený zápis

Pri prvkoch s vysokým počtom elektrónov by bol úplný zápis príliš dlhý. Preto používame konfiguráciu najbližšieho predchádzajúceho vzácneho plynu, ktorú dáme do hranatej zátvorky. Táto zátvorka zastupuje stabilné “jadro” elektrónov.

Príklad pre Fosfor ($^{15}P$):

• Úplný zápis: $1s^2 2s^2 2p^6 3s^2 3p^3$
• Vzácny plyn pred ním: Neón ($^{10}Ne$), ktorý má konfiguráciu $1s^2 2s^2 2p^6$.
• Skrátený zápis: $[Ne] 3s^2 3p^3$

Tento spôsob je prehľadnejší, pretože okamžite vidíme valenčnú vrstvu ($3s^2 3p^3$), ktorá je kľúčová pre chemické reakcie.