CONFIGURAZIONE DEL KERNEL ELETTRONICO: COSTRUZIONE, ESEMPI - CHIMICA

La configurazione elettronica compatta o kernel è quella le cui notazioni quantistiche per il numero di elettroni e i loro sottolivelli di energia sono abbreviate dai simboli dei gas nobili tra parentesi. È molto utile quando si scrivono configurazioni elettroniche per un determinato elemento, poiché è semplice e veloce.

La parola "kernel" di solito si riferisce ai gusci elettronici interni di un atomo; vale a dire quelli in cui i loro elettroni non sono di valenza e quindi non partecipano al legame chimico, sebbene definiscano le proprietà dell'elemento. Metaforicamente parlando, il nocciolo sarebbe l'interno della cipolla, con i suoi strati composti da una serie di orbitali che aumentano di energia.

Configurazioni elettroniche abbreviate con i simboli dei gas nobili. Fonte: Gabriel Bolívar.

L'immagine sopra mostra i simboli chimici per quattro dei gas nobili tra parentesi e con diversi colori: (verde), (rosso), (viola) e (blu).

Ciascuna delle sue cornici tratteggiate contiene caselle che rappresentano gli orbitali. Più sono grandi, maggiore è il numero di elettroni che contengono; il che a sua volta significherà che le configurazioni elettroniche di più elementi potranno essere semplificate con questi simboli. Ciò consente di risparmiare tempo ed energia nella scrittura di tutte le annotazioni.

Ordine di costruzione

Prima di utilizzare le configurazioni elettroniche del kernel, è una buona idea rivedere l'ordine corretto per creare o scrivere tali configurazioni. Questo è governato secondo la regola delle diagonali o diagramma di Moeller (chiamato in alcune parti il metodo della pioggia). Avendo questo diagramma a portata di mano, le notazioni quantistiche sono le seguenti:

1s 2s 2p 3s 3p 4s 3d 4p 5s 4d 5p 6s 4f 5d 6p 7s 5f 6d 7p

Questa stringa di notazioni quantistiche sembra faticosa; e lo sarebbe ancora di più se dovesse essere scritto ogni volta che verrà rappresentata la configurazione elettronica di un qualsiasi elemento trovato nel periodo 5 in poi. Notare inoltre che la stringa è vuota di elettroni; non ci sono numeri negli angoli in alto a destra (1s ² 2s ² 2p ⁶ …).

Va ricordato che gli orbitali possono "ospitare" due elettroni (ns ² ). Gli orbitali p sono tre in totale (guarda le tre caselle sopra), quindi possono ospitare sei elettroni (np ⁶ ). Infine, gli orbitali d sono cinque e gli f sono sette, con un totale di dieci (nd ¹⁰ ) e quattordici (nf ¹⁴ ) elettroni, rispettivamente.

Abbreviazione di configurazione elettronica

Detto quanto sopra, procediamo a riempire la precedente riga di notazioni quantistiche con elettroni:

1s ² 2s ² 2p ⁶ 3s ² 3p ⁶ 4s ² 3d ¹⁰ 4p ⁶ 5s ² 4d ¹⁰ 5p ⁶ 6s ² 4f ¹⁴ 5d ¹⁰ 6p ⁶ 7s ² 5f ¹⁴ 6d ¹⁰ 7p ⁶

Quanti elettroni ci sono in tutto? 118. E a quale elemento corrisponde un numero così elevato di elettroni nel suo atomo? Al gas nobile oganeson, Og.

Supponiamo che ci sia un elemento con un numero quantico Z uguale a 119. Allora, la sua configurazione elettronica di valenza sarebbe 8s ¹ ; ma quale sarebbe la sua configurazione elettronica completa?

1s ² 2s ² 2p ⁶ 3s ² 3p ⁶ 4s ² 3d ¹⁰ 4p ⁶ 5s ² 4d ¹⁰ 5p ⁶ 6s ² 4f ¹⁴ 5d ¹⁰ 6p ⁶ 7s ² 5f ¹⁴ 6d ¹⁰ 7p ⁶ 8s ¹

E quale sarebbe la configurazione del tuo kernel elettronico, quella compatta? È:

8s ¹

Notare l'ovvia semplificazione o abbreviazione. Nel simbolo sono contati tutti i 118 elettroni scritti sopra, quindi questo elemento incerto ha 119 elettroni, di cui solo uno è di valenza (sarebbe situato sotto il francio nella tavola periodica).

Esempi

generale

Supponiamo ora di voler rendere progressivamente l'abbreviazione:

2s ² 2p ⁶ 3s ² 3p ⁶ 4s ² 3d ¹⁰ 4p ⁶ 5s ² 4d ¹⁰ 5p ⁶ 6s ² 4f ¹⁴ 5d ¹⁰ 6p ⁶ 7s ² 5f ¹⁴ 6d ¹⁰ 7p ⁶

Nota che 1s ^{2 è} stato sostituito da. Il prossimo gas nobile è il neon, che ha 10 elettroni. Sapendo questo, l'abbreviazione continua:

3s ² 3p ⁶ 4s ² 3d ¹⁰ 4p ⁶ 5s ² 4d ¹⁰ 5p ⁶ 6s ² 4f ¹⁴ 5d ¹⁰ 6p ⁶ 7s ² 5f ¹⁴ 6d ¹⁰ 7p ⁶

Quindi segue l'argon, con 18 elettroni:

4s ² 3d ¹⁰ 4p ⁶ 5s ² 4d ¹⁰ 5p ⁶ 6s ² 4f ¹⁴ 5d ¹⁰ 6p ⁶ 7s ² 5f ¹⁴ 6d ¹⁰ 7p ⁶

Poiché il prossimo gas nobile è il krypton, l'abbreviazione è anticipata da altri 36 elettroni:

5s ² 4d ¹⁰ 5p ⁶ 6s ² 4f ¹⁴ 5d ¹⁰ 6p ⁶ 7s ² 5f ¹⁴ 6d ¹⁰ 7p ⁶

Lo xeno ha 54 elettroni, quindi spostiamo l'abbreviazione sull'orbitale 5p:

6s ² 4f ¹⁴ 5d ¹⁰ 6p ⁶ 7s ² 5f ¹⁴ 6d ¹⁰ 7p ⁶

A questo punto avrai notato che la configurazione elettronica è sempre abbreviata in orbitale np; cioè, i gas nobili hanno questi orbitali pieni di elettroni. E alla fine segue il radon, con 86 elettroni, quindi abbreviamo l'orbitale 6p:

7s ² 5f ¹⁴ 6d ¹⁰ 7p ⁶

Ossigeno

L'ossigeno ha otto elettroni, la sua configurazione elettronica completa è:

1s ² 2s ² 2p ⁴

L'unica abbreviazione che possiamo usare è per 1s ² . Pertanto, la configurazione del kernel elettronico diventa:

2s ² 2p ⁴

Potassio

Il potassio ha diciannove elettroni, la sua configurazione elettronica completa è:

1s ² 2s ² 2p ⁶ 3s ² 3p ⁶ 4s ¹

Nota che possiamo usare il simbolo per abbreviare questa configurazione; così come e. Quest'ultimo è quello utilizzato perché l'argon è il gas nobile che più si avvicina al potassio. Quindi la configurazione dell'elettronica del kernel è simile a:

4s ¹

indiano

L'indio ha quarantanove elettroni, la sua configurazione elettronica completa è:

1s ² 2s ² 2p ⁶ 3s ² 3p ⁶ 4s ² 3d ¹⁰ 4p ⁶ 5s ² 4d ¹⁰ 5p ¹

Poiché il krypton è il gas nobile più vicino all'indio, il simbolo viene utilizzato per l'abbreviazione e abbiamo la sua configurazione elettronica del kernel:

5s ² 4d ¹⁰ 5p ¹

Sebbene gli orbitali 4d non appartengano formalmente al kernel di indio, i loro elettroni non sono coinvolti (almeno in condizioni normali) nel suo legame metallico, ma piuttosto quelli degli orbitali 5s e 5p.

Tungsteno

Il tungsteno (o wolfram) ha 74 elettroni e la sua configurazione elettronica completa è:

1s ² 2s ² 2p ⁶ 3s ² 3p ⁶ 4s ² 3d ¹⁰ 4p ⁶ 5s ² 4d ¹⁰ 5p ⁶ 6s ² 4f ¹⁴ 5d ⁴

Di nuovo, cerchiamo il gas nobile più vicino che lo precede. Nel tuo caso, corrisponde allo xeno, che ha orbitali 5p pieni. Quindi sostituiamo la stringa di notazioni quantistiche con il simbolo e avremo finalmente la sua configurazione elettronica del kernel:

6s ² 4f ¹⁴ 5d ⁴

Riferimenti

Shiver & Atkins. (2008). Chimica inorganica . (Quarta edizione). Mc Graw Hill.
Whitten, Davis, Peck e Stanley. (2008). Chimica (8 ° ed.). CENGAGE Apprendimento.
Pat Thayer. (2016). Diagrammi di configurazione elettronica. Estratto da: chemistryapp.org
Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. (5 dicembre 2018). Definizione di nucleo di gas nobile. Estratto da: thoughtco.com/
Wikipedia. (2019). Configurazione elettronica. Estratto da: es.wikipedia.org

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