Gymnázium Vysoké Mýto nám. Vaňorného 163, 566 01 Vysoké Mýto
Výjimky z pravidelné elektronové konfigurace atomů, aneb snaha o dosažení stability.
Stabilita vzácných plynů Vzácné plyny mají velmi stabilní elektronovou konfiguraci. Mají zcela zaplněnou slupku, K 2 elektrony L 8 elektrony M 8 elektrony N 18 elektrony O 18 elektrony P 32 elektrony Q 32 elektrony velkou ionizační energii a jsou nereaktivní. Porovnej atomová čísla 2He, 10Ne, 18 Ar, 36Kr, slupkách.
54Xe
a 86Rn s počtem elektronů ve
Stabilita d5 Také z poloviny zaplněný d orbital je stabilní. Ionizační energie potřebná na vytržení pátého elektronu je vyšší než u d orbitalu s 1,2,3 nebo 4 elektrony. Snaha o dosažení tohoto stabilního stavu se projevuje v elektronových konfiguracích například 24Cr přesunem jednoho elektronu z předchozího 4s orbitalu do 3d . 24Cr( 18Ar)
4s1 3d5
Poznámka: Orbital 4s má nižší energii než orbital 3d jen u prvků s atomovým číslem menším než 20. U draslíku a vápníku se před 3d obsazuje orbital 4s. Prvky následující za vápníkem mají energii orbitalu 3d nižší než 4s.
Stabilita d10 Zcela zaplněný d orbital je stabilní. Ionizační energie potřebná na vytržení desátého elektronu je vyšší než u d orbitalu s 6,7,8 nebo 9 elektrony. Snaha o dosažení tohoto stabilního stavu se projevuje v elektronových konfiguracích například 29Cu přesunem jednoho elektronu z předchozího 4s orbitalu do orbitalu 3d . 1 3d10 Cu ( Ar) 4s 29 18 1 4d10 Ag ( Kr) 5s 47 36 79Au( 54Xe)
6s1 4f14 5d10
Závislost ionizačních energií na protonovém čísle
Elektornová konfigurace kationtu Kationt vzniká z atomu po vytržení elektronu z elektronového obalu neutrálního atomu. K tomu je třeba dodat ionizační energii. Atom často nabývá ztrátou elektronu stabilní elektronovou konfiguraci. Například konfiguraci nejblíže nižšího vzácného plynu. Atom sodíku
11
Na ( 10Ne) 3s1
Kationt sodný
11
Na +I ( 10Ne) 3s0
Atom vápníku
20Ca
Kationt vápenatý
20Ca
( 18Ar) 4s2 +II
( 18Ar) 4s0
Elektronová konfigurace aniontu Aniont vzniká z atomu po přijetí elektronu . Při tom se uvolní energie. Atom často nabývá přijetím elektronu stabilní elektronovou konfiguraci. Například konfiguraci nejblíže vyššího vzácného plynu. Atom fluoru
( 2He) 2s2 2p5
9F –I
Fluoridový aniont
9F
Atom kyslíku
8O
Oxidový aniont
8O
( 2He) 2s2 2p6 ( 2He) 2s2 2p4
-II
( 2He) 2s2 2p6
Excitace uhlíku s pomocí rámečků
*
6C
(2He) 2s
2p
Excitovaný stav Dodáním energie menší než ionizační přejde atom ze stavu stacionárního do excitovaného. Elektron se přesune do kvantové dráhy s vyšší energií.
( 2He) 2s2 2p2
Atom uhlíku v základním stavu
6C
Atom uhlíku v excitovaném stavu
* 6C
( 2He) 2s1 2p3
Atom síry v základním stavu
16S
( 10Ne) 3s2 3p4
Atom síry v prvním excitovaném stavu
16S
*
Atom síry ve druhém excitovaném stavu
16S
**
( 10Ne) 3s2 3p3 3d1 ( 10Ne) 3s1 3p3 3d2
Valenční elektrony Valenční elektrony jsou elektrony atomu nad strukturou nejblíže nižšího vzácného plynu. Valenční proto, že se účastní vzniku chemických vazeb.
Na ( 10He) 3s1
Atom sodíku
11
Atom vápníku
20Ca
( 18Ar) 4s2
Atom fluoru
9F
( 2He) 2s2 2p5
Atom kyslíku
8O
( 2He) 2s2 2p4
Atom uhlíku
6C
( 2He) 2s2 2p2
Atom síry
16S
( 10Ne) 3s2 3p4
Použitá literatura MAREČEK, Aleš a Jaroslav HONZA. Chemie pro čtyřletá gymnázia. 3., přeprac. vyd. Olomouc: Nakladatelství Olomouc, 2005, 240 s. ISBN 80-7182-055-51. ŠRÁMEK, Vratislav a Ludvík KOSINA. Obecná a anorganická chemie. 2. vyd. Olomouc: Nakladatelství Olomouc, 2000, 262 s. ISBN 80-718-2099-7. GAŽO, J. Všeobecná a anorganická chémia. 2. vydanie. Bratislava: Alfa, 1978.
Registrační číslo projektu
CZ.1.07/1.5.00/34.0951
Šablona
III/2 INOVACE A ZKVALITNĚNÍ VÝUKY PROSTŘEDNICTVÍM ICT
Autor
Ing. František Paseka
Název materiálu
04. Výjimky z pravidelné elektronové konfigurace atomů/ prezentace
Ověřeno ve výuce dne
20. 11. 2012
Předmět
Chemie
Ročník
První
Klíčová slova
Výjimky z pravidelné elektronové konfigurace, stabilita, ionizační energie, valenční elektrony, excitovaný stav, elektronová konfigurace iontů.
Anotace
Na začátku je zdůrazněna stabilní elektronová konfigurace vzácných plynů. Potom jsou uvedeny výjimky z pravidelné elektronové konfigurace. Jejich stabilita je odůvodněna grafem ionizačních energií v závislosti na atomovém čísle. Další snímky jsou věnovány excitaci elektronů a elektronové konfiguraci iontů. Závěrem vysvětlen pojem valenční elektrony.
Metodický pokyn
prezentace je určena jako výklad do hodiny i jako materiál určený k samostudiu
Počet stran
13
Pokud není uvedeno jinak, použitý materiál je z vlastních zdrojů autora.
13
