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Die Bestimmung der Elektronengaskonfiguration eines Elements bietet eine gute Grundlage zur Betrachtung der Elektronenverteilung in einem Atom. Je nach Element kann sie sehr lang sein. Deshalb haben Wissenschaftler eine verkürzte Schreibweise entwickelt, in der ein Edelgas verwendet wird, um Elektronen der inneren Schalen darzustellen. Dadurch wird die Elektronenkonfiguration vereinfacht und die chemischen Eigenschaften des Elements werden leichter verständlich. [1] X Forschungsquelle
Vorgehensweise
Teil 1
Teil 1 von 2:
Stelle die normale Elektronenkonfiguration eines Elements auf
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Bestimme die Anzahl der Elektronen eines Elements. Die Ordnungszahl eines Elements gibt dir die Anzahl seiner Protonen an. Weil ein Element im ungeladenen Zustand die gleiche Anzahl an Protonen und Elektronen hat, kannst du die Ordnungszahl als auch die Elektronenanzahl des Elements verwenden. Die Ordnungszahl lässt sich dem Periodensystem entnehmen und entspricht der Zahl direkt über dem Elementsymbol.
- Zum Beispiel ist Na das Symbol für Natrium. Die Ordnungszahl von Na ist 11.
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Mach dir die Elektronenschalen und Orbitale bewusst. In der ersten Schale gibt es nur das s-Orbital, in der zweiten Schale gibt es sowohl ein s- als auch ein p-Orbital. Die dritte Elektronenschale hat s-, p- und d-Orbitale. In der vierten Elektronenschale gibt es s-, p-, d- und f-Orbitale. Es gibt zwar mehr als vier Elektronenschalen, aber im Chemie-Grundkurs werden in der Regel nur die ersten vier behandelt. [2] X Forschungsquelle
- In jede s-Orbitalgruppe passen maximal 2 Elektronen.
- In jede p-Orbitalgruppe passen maximal 6 Elektronen.
- In jede d-Orbitalgruppe passen maximal 10 Elektronen.
- In jede f-Orbitalgruppe passen maximal 14 Elektronen.
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Lerne die Besetzungsregeln der Elektronenschalen. Nach dem Aufbauprinzip musst du zunächst die niedrigsten Energieniveaus mit Elektronen füllen, bevor ein Elektron dem nächsthöheren Energieniveau hinzugefügt werden kann. In jedem Energieniveau kann es mehrere Unterorbitale geben und in jedem Unterorbital können sich gleichzeitig maximal zwei Elektronen befinden. Die s-Orbitalgruppe hat ein Unterorbital, die p-Orbitalgruppe hat drei Unterorbitale, die d-Orbitalgruppe hat fünf Unterorbitale und die f-Orbitalgruppe hat sieben Unterorbitale.
- Die Energie eines d-Orbitals ist etwas höher als die Energie eines s-Orbitals, sodass das s-Orbital vor dem d-Orbital aufgefüllt wird. Beim Aufschreiben der Elektronenkonfiguration wird es so aussehen: 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 3d 10 .
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Verwende eine Konfigurationstabelle, um die Elektronenkonfiguration aufzuschreiben. Am einfachsten kann man sich die Besetzungsreihenfolge mit Hilfe der Konfigurationstabelle merken. Dazu musst du jede Schale und die darin enthaltenen Energieniveaus aufschreiben. Ziehe dann in jeder Zeile Diagonalen von oben rechts bis unten links. Die Konfigurationstabelle sieht so aus: [3] X Forschungsquelle
- 1s
2s 2p
3s 3p 3d
4s 4p 4d 4f
5s 5p 5d 5f
6s 6p 6d
7s 7p - Zum Beispiel entspricht die Elektronenkonfiguration von Natrium (11 Elektronen): 1s 2 2s 2 2p 6 3s 1 .
- 1s
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Ordne jeder Konfiguration das letzte Orbital zu. Wenn du dir das Periodensystem anschaust, kannst du das letzte Energieniveau und Unterorbital der Elektronenkonfiguration bestimmen. Ordne das Element zunächst dem entsprechenden Block (s, p, d oder f) zu. Schaue dann, in welcher Periode sich das Element befindet. Ordne es anschließend der Gruppe zu. [4] X Forschungsquelle
- Beispielsweise befindet sich Natrium im s-Block, sodass das s-Orbital das letzte Orbital der Elektronenkonfiguration ist. Das Element befindet sich in der dritten Reihe und ersten Gruppe, sodass das letzte Orbital 3s 1 ist. Auf diese Weise kannst du dein Ergebnis gut überprüfen.
- Die Regel unterscheidet sich geringfügig für das d-Orbital. Die erste Reihe des d-Blocks beginnt in der vierten Periode, du musst allerdings eine 1 von der Periodennummer subtrahieren, da die s-Orbitale eine tiefere Energie haben als die d-Orbitale. Beispielsweise endet die Elektronenkonfiguration von Vanadium mit 3d 3 . [5] X Forschungsquelle
- Eine weitere Möglichkeit, dein Ergebnis zu überprüfen, ist die Addition aller Superskripte. Das Ergebnis sollte der Elektronenanzahl im Atom entsprechen. Wenn du zu viele oder zu wenige Elektronen hast, musst du deinen Lösungsweg nochmal überprüfen und die Konfiguration erneut bestimmen.
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Betrachte die Edelgaskonfiguration. Die Edelgaskonfiguration ist eine Art Abkürzung der vollständigen Elektronenkonfiguration eines Elements. Diese wird verwendet, um die Elektronenkonfiguration abzukürzen und gleichzeitig die wichtigste Information über die Valenzelektronen des Atoms darzustellen. [6] X Forschungsquelle
- Elektronen, die keine Valenzelektronen sind, werden durch das Edelgas ersetzt.
- Die Edelgase sind Helium, Neon, Argon, Krypton, Xenon und Radon. Sie sind in der letzten Spalte des Periodensystems zu finden.
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Bestimme das Edelgas in der Periode vor deinem Element. Die Periode eines Elements ist die Zeile, in der sich das Element befindet. Wenn das Element in der vierten Zeile des Periodensystems zu finden ist, befindet es sich in der vierten Periode. Das benötigte Edelgas befindet sich dann in der dritten Periode. Hier kommt eine Liste der Edelgase und ihrer Perioden: [7] X Forschungsquelle
- 1: Helium
- 2: Neon
- 3: Argon
- 4: Krypton
- 5: Xenon
- 6: Radon
- Zum Beispiel befindet sich Natrium in der dritten Periode. Weil Neon in der zweiten Periode ist, werden wir es in der Edelgaskonfiguration benutzen.
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Ersetze die Anzahl der Elektronen des Edelgases durch das Edelgas. In diesem Schritt gibt es mehrere Möglichkeiten. Du kannst die Elektronenkonfiguration des Edelgases aufschreiben und damit dann dieselbe Konfiguration deines Elements ersetzen. Alternativ kannst du die Anzahl der Elektronen im Edelgas von der Elektronenanzahl deines Elements abziehen. [8] X Forschungsquelle
- Beispielsweise hat Natrium 11 Elektronen und Neon hat 10 Elektronen.
- Die vollständige Elektronenkonfiguration von Natrium und Neon ist 1s 2s 2 2 2p 6 3s 1 und 1s 2s 2 2 2p 6 . Wie du siehst hat Natrium 3s 1 , was Neon fehlt. Damit folgt für die Edelgaskonfiguration von Natrium [Ne]3s 1 .
- Alternativ kannst du die Superskripte der Orbitale bis zur Zehn zählen. Entferne diese Orbitale und lass den Rest stehen. Wenn du die Elektronenkonfiguration durch Neon ausdrücken möchtest, bleibt dir ein Elektron übrig: [Ne]3s 1 .
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Warnungen
- Nur in neutralen Atomen stimmt die Ordnungszahl mit der Elektronenanzahl überein. Ein Ion hat eine andere Anzahl an Elektronen. Wenn das Ion einfach negativ geladen ist, hat es ein zusätzliches Elektron. Ein zweifach negativ geladenes Ion hat zwei zusätzliche Elektronen.
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Referenzen
- ↑ https://socratic.org/chemistry/the-electron-configuration-of-atoms/noble-gas-shorthand
- ↑ http://www.chemtube3d.com/A%20Level%20orbitals.htm
- ↑ http://terpconnect.umd.edu/~wbreslyn/chemistry/electron-configurations/
- ↑ http://terpconnect.umd.edu/~wbreslyn/chemistry/electron-configurations/
- ↑ https://youtu.be/Nz7C08t1eSc?t=3m54s
- ↑ https://socratic.org/chemistry/the-electron-configuration-of-atoms/noble-gas-shorthand
- ↑ http://www.ck12.org/chemistry/Noble-Gas-Configuration/lesson/Noble-Gas-Configuration-CHEM/
- ↑ https://www.youtube.com/watch?v=AOxaVdA-Sv0
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