درسنامه‌ی شیمی · شیمی ۱ · فصل اول: کیهان زادگاه الفبای هستی

آرایش الکترونی چیست؟ از مدل بور تا نوشتن آرایش اتم

از تفاوت لایه و زیرلایه تا قاعدهٔ آفبا، آرایش فشرده و تعیین دوره و گروه را با شکل، مثال حل‌شده و تمرین یاد بگیر.

  • پایه‌ی دهم
  • درس کشف و مدل
  • ۱۶ دقیقه مطالعه
  • ۱۰ ایستگاه
  • ۱۱ تصویر و کارت آموزشی

بازبینی علمی: دکتر فائزه خان محمدیبه‌روزرسانی: مهر ۲۱, ۱۴۰۵

تصویر آموزشی آرایش الکترونی با خطوط طیف هیدروژن، ابر احتمال حضور الکترون و نمایش ساده‌شدهٔ لایه‌ها و زیرلایه‌های اتم
آرایش الکترونی، توزیع الکترون‌ها در لایه‌ها و زیرلایه‌ها را نشان می‌دهد و مسیر دقیق حرکت آن‌ها را مشخص نمی‌کند.

هدف‌های یادگیری

در این درس یاد می‌گیری

  1. ۱

    تفاوت مدل بور و توصیف کوانتومی اتم را توضیح بدهی.

  2. ۲

    در نمادی مثل 3p⁵، شمارهٔ لایه، نوع زیرلایه و تعداد الکترون‌ها را از هم جدا کنی.

  3. ۳

    آرایش گسترده و فشردهٔ اتم‌های خنثی ۳۶ عنصر نخست را با توجه به استثناهای کروم و مس بنویسی.

  4. ۴

    شمارهٔ دوره و گروه عنصر را از آرایش الکترونی آن تعیین کنی.

  5. ۵

    الکترون‌های ظرفیت عنصرهای گروه‌های اصلی و دستهٔ d دورهٔ چهارم را درست بشماری.

پیش از شروع بدان: عدد اتمی، تعداد پروتون‌های اتم را نشان می‌دهد.، در اتم خنثی، تعداد الکترون‌ها و پروتون‌ها برابر است.، دوره‌ها و گروه‌های جدول تناوبی را از هم تشخیص بده.، بالانویس‌های آرایش الکترونی را بخوان و تعداد الکترون‌ها را جمع کن.

اصل درس در یک نگاه

به زبان کتاب، به زبان ساده

به زبان کتاب درسی

آرایش الکترونی اتم، نحوهٔ توزیع الکترون‌های آن در لایه‌ها و زیرلایه‌های پیرامون هسته را نشان می‌دهد؛ برای نوشتن آرایش حالت پایه، گنجایش زیرلایه‌ها و ترتیب معمول پرشدن آن‌ها را در نظر می‌گیریم.

بر پایه‌ی سازمان پژوهش و برنامه‌ریزی آموزشی؛ فایل کتاب در میزبان آبادگران، IUPAC Gold Book

به زبان ساده

آرایش الکترونی نشان می‌دهد الکترون‌های یک اتم چگونه میان لایه‌ها و زیرلایه‌های آن تقسیم شده‌اند.

رابطه‌ی اصلی درس

C = 2(2ℓ + 1)

C
بیشترین تعداد الکترونی که یک زیرلایه می‌تواند در خود جای دهد تعداد الکترون
ℓ
عدد کوانتومی فرعی؛ برای زیرلایه‌های s، p، d و f به‌ترتیب برابر با ۰، ۱، ۲ و ۳ است بدون یکا

با این رابطه، بیشترین تعداد الکترون‌های یک زیرلایه را حساب می‌کنیم.

چرا لایهٔ سوم ۱۸ الکترون گنجایش دارد، اما الکترون‌های کلسیم به صورت ۲، ۸، ۸، ۲ توزیع می‌شوند؟ اگر فقط گنجایش لایه‌ها را بدانیم، ممکن است انتظار داشته باشیم لایهٔ سوم پیش از لایهٔ چهارم پر شود. برای پاسخ دادن، باید ببینیم آرایش الکترونی چیست و الکترون‌ها با چه ترتیبی زیرلایه‌ها را اشغال می‌کنند. با شناخت این تفاوت، آرایش را درست می‌نویسیم و جایگاه عنصر را در جدول تناوبی پیدا می‌کنیم.

برای پاسخ، ابتدا لایه‌ها و زیرلایه‌ها را می‌شناسیم و یاد می‌گیریم نمادهای آرایش الکترونی را بخوانیم. سپس با بررسی مدل‌های اتم و ترتیب پرشدن زیرلایه‌ها، به پرسش کلسیم برمی‌گردیم. از این راه می‌فهمیم چرا گنجایش کامل یک لایه با تعداد الکترون‌های موجود در آن یکسان نیست.

واژه‌نامه‌ی درس

واژه‌های این درس

۸ واژه‌ی کلیدی، به ترتیب الفبا

آرایش الکترونیElectron configuration

نشان می‌دهد الکترون‌های اتم چگونه در لایه‌ها و زیرلایه‌های آن توزیع شده‌اند.

آرایش الکترونی فشردهCondensed electron configuration

بخش مشترک آرایش اتم با یک گاز نجیب را با نماد آن گاز در کروشه نشان می‌دهد.

الکترون‌های ظرفیتValence electrons

الکترون‌هایی هستند که در تعیین رفتار شیمیایی اتم نقش دارند و در عنصرهای گروه‌های اصلی، همان الکترون‌های لایهٔ بیرونی‌اند.

زیرلایهSubshell

بخشی از یک لایهٔ الکترونی است که در این درس آن را با شمارهٔ لایه و یکی از حرف‌های s، p، d یا f مشخص می‌کنیم.

عدد کوانتومی اصلیPrincipal quantum number

با نماد n نشان داده می‌شود و شمارهٔ لایهٔ الکترونی را مشخص می‌کند.

عدد کوانتومی فرعیAzimuthal quantum number

با نماد ℓ نشان داده می‌شود و نوع زیرلایه را مشخص می‌کند؛ مقدار آن برای s، p، d و f به‌ترتیب ۰، ۱، ۲ و ۳ است.

قاعدهٔ آفباAufbau principle

قاعده‌ای است که می‌گوید هنگام نوشتن آرایش حالت پایه، الکترون‌ها ابتدا جایگاه‌های کم‌انرژی‌ترِ در دسترس را پر می‌کنند.

لایهٔ الکترونیElectron shell

از زیرلایه‌هایی تشکیل می‌شود که عدد کوانتومی اصلی یکسان دارند.

در حالت خودآزمایی تعریف‌ها پنهان می‌شوند. اول معنی هر واژه را در ذهنت بگو، بعد روی کارت بزن.

ایستگاه ۰۱از ۱۰شناخت آرایش

آرایش الکترونی چه اطلاعاتی به ما می‌دهد؟

آرایش الکترونی اتم نشان می‌دهد الکترون‌های آن چگونه در لایه‌ها و زیرلایه‌های اطراف هسته توزیع شده‌اند. وقتی آرایش یک اتم را می‌نویسیم، مشخص می‌کنیم هر زیرلایه چند الکترون دارد.

دانستن تعداد کل الکترون‌های اتم، نحوهٔ توزیع آن‌ها را مشخص نمی‌کند. در اتم خنثی، تعداد الکترون‌ها با عدد اتمی برابر است؛ عدد اتمی را با نماد Z نشان می‌دهیم. پس می‌دانیم چند الکترون باید در آرایش قرار دهیم. برای توزیع این الکترون‌ها، باید گنجایش هر زیرلایه و ترتیب پرشدن زیرلایه‌ها را هم بدانیم.

لایهٔ الکترونی از زیرلایه‌هایی تشکیل می‌شود که شمارهٔ لایهٔ یکسان دارند. عدد کوانتومی اصلی را با نماد n نشان می‌دهیم؛ این عدد شمارهٔ لایه را مشخص می‌کند و مقدارهای صحیح مثبت ۱، ۲، ۳ و بیشتر می‌گیرد. برای مثال، همهٔ زیرلایه‌های لایهٔ سوم، مقدار n یکسانی دارند.

زیرلایه بخشی از یک لایهٔ الکترونی است. در نماد زیرلایه، شمارهٔ لایه را کنار یکی از حرف‌های s، p، d یا f می‌نویسیم. برای نمونه، 3s و 3p هر دو به لایهٔ سوم تعلق دارند، اما دو نوع زیرلایهٔ متفاوت‌اند. به همین دلیل، دانستن شمارهٔ لایه به‌تنهایی برای خواندن آرایش کافی نیست؛ باید نوع زیرلایه و تعداد الکترون‌های آن را هم مشخص کنیم.

حالت پایه، کم‌انرژی‌ترین حالت اتم است. برای نوشتن آرایش الکترونی در این حالت، ابتدا زیرلایه‌های کم‌انرژی‌ترِ در دسترس را پر می‌کنیم و گنجایش هر زیرلایه را رعایت می‌کنیم. بنابراین، شمارهٔ لایه‌ها به‌تنهایی ترتیب پرشدن زیرلایه‌ها را مشخص نمی‌کند. پس از نوشتن آرایش، تعداد الکترون‌ها را می‌شماریم تا مطمئن شویم مجموع آن‌ها با تعداد الکترون‌های اتم خنثی برابر است.

آرایش الکترونی، توزیع الکترون‌ها را نشان می‌دهدبرای خواندن آرایش، شمارهٔ لایه، نوع زیرلایه و تعداد الکترون‌ها را از هم جدا می‌کنیم.
آرایش الکترونی
  • لایهٔ الکترونیهر لایه با n مشخص می‌شود.
  • زیرلایهحرف، نوع زیرلایه را مشخص می‌کند.
  • تعداد الکترون‌هابالانویس، تعداد الکترون‌ها را نشان می‌دهد.

ایستگاه ۰۲از ۱۰داستان مدل‌ها

بور چگونه به انرژی‌های معین الکترون رسید؟

الکترون سال‌ها پیش از پیشنهاد مدل بور کشف شده بود. جوزف جان تامسون با بررسی پرتوهای کاتدی نشان داد که اتم ذره‌ای کوچک‌تر از خود با بار منفی دارد. امروز این ذره را الکترون می‌نامیم. با کشف الکترون روشن شد که اتم از ذره‌های کوچک‌تری تشکیل شده و برای توضیح ساختارش باید این ذره‌ها را هم بررسی کنیم.

پس از آن، ارنست رادرفورد با تفسیر نتایج پراکندگی ذره‌های آلفا، وجود هسته‌ای کوچک با بار مثبت را پیشنهاد کرد. در مدل هسته‌ای، بار مثبت اتم در این بخش کوچک متمرکز بود. با شناخت هسته، پرسش تازه‌ای پیش آمد: الکترون‌ها در فضای پیرامون هسته چگونه قرار گرفته‌اند؟ مدل بور بر پایهٔ وجود همین هسته شکل گرفت.

طیف نشری خطی هیدروژن از خط‌های جدا از هم تشکیل می‌شود. نیلز بور در سال ۱۹۱۳ برای توضیح این طیف، مدلی پیشنهاد کرد که در آن الکترون فقط انرژی‌های معینی دارد. در این مدل، الکترون نمی‌تواند هر مقدار دلخواهی از انرژی را داشته باشد. بور با در نظر گرفتن همین انرژی‌های مشخص توانست خط‌های طیف هیدروژن را توضیح دهد.

پس دستاورد اصلی مدل بور، رسم چند حلقه پیرامون هسته نبود؛ این ایده بود که الکترون فقط انرژی‌های مشخصی می‌تواند داشته باشد. مدل بور طیف نشری خطی هیدروژن را توضیح می‌داد، اما برای توضیح طیف اتم‌های چندالکترونی کافی نبود. پس هنگام استفاده از شکل حلقه‌ای اتم، باید توانایی‌ها و محدودیت‌های مدل بور را در نظر بگیریم.

بور برای الکترون انرژی‌های معین در نظر گرفتمدل بور طیف نشری خطی هیدروژن را توضیح داد، اما برای اتم‌های چندالکترونی کافی نبود.
معرفی‌کننده‌ی مفهوم

نیلز بور Niels Bohr

پیشنهاددهندهٔ مدل اتمی بور · ۱۹۱۳

بور برای توضیح خطوط طیف هیدروژن، انرژی‌های معینی را برای الکترون در نظر گرفت.

منبع: OpenStax, Rice University

ایستگاه ۰۳از ۱۰خواندن تصویر

حلقه‌های شکل اتم چه معنایی دارند؟

در کتاب و کلاس، اتم را اغلب با هسته‌ای در مرکز و چند حلقه در اطراف آن می‌بینیم. این شکل، لایه‌های الکترونی را به‌صورت ساده نشان می‌دهد. از روی آن می‌توانیم تعداد لایه‌های اشغال‌شده و تعداد الکترون‌های هر لایه را بخوانیم. اما این حلقه‌ها مسیرهای دایره‌ایِ دقیق حرکت الکترون‌ها نیستند.

هنگام خواندن شکل حلقه‌ای اتم، باید بدانیم هر حلقه نمایندهٔ یک لایه است. نقطه‌های روی آن را برای شمردن الکترون‌های همان لایه به کار می‌بریم. جای این نقطه‌ها، محل دقیق الکترون‌ها در اتم را مشخص نمی‌کند.

برای بررسی درستی مدل بور، باید ببینیم آیا انرژی‌های معین الکترون در این مدل، خط‌های جدا از هم طیف نشری هیدروژن را توضیح می‌دهند. پس مدل را با مشاهده‌های طیفی می‌سنجیم، نه با شکل رسم‌شدهٔ اتم. شباهت این شکل به چند دایره، به‌تنهایی دلیل درستی مدل نیست.

مدل بور برای توضیح طیف اتم‌های چندالکترونی کافی نبود؛ برای این اتم‌ها به توصیف کامل‌تری نیاز داریم. در توصیف کوانتومی اتم، بررسی می‌کنیم احتمال حضور الکترون در هر بخش از فضای اطراف هسته چقدر است. در این توصیف، برای حرکت الکترون مسیر دایره‌ای دقیقی تعیین نمی‌کنیم.

در مقابل، آرایش الکترونی نشان می‌دهد هر لایه و زیرلایه چند الکترون دارد؛ از روی آن نمی‌توان مسیر حرکت الکترون‌ها را مشخص کرد. بنابراین، شکل لایه‌ای و نماد آرایش دو روش برای بیان توزیع الکترون‌ها هستند. شکل لایه‌ای اطلاعات کلی‌تری می‌دهد، اما نماد آرایش جزئیات زیرلایه‌ها را هم نشان می‌دهد.

  • اگر می‌خواهی تعداد الکترون‌های هر لایه را بدانی، به توزیع لایه‌ای توجه کن.
  • اگر می‌خواهی تعداد الکترون‌های هر زیرلایه را بدانی، نماد آرایش الکترونی را بخوان.
  • اگر پرسش دربارهٔ احتمال حضور الکترون در فضای اطراف هسته است، باید از توصیف کوانتومی کمک بگیری.
توصیف کوانتومی، احتمال حضور الکترون را بررسی می‌کنددر توصیف کوانتومی اتم، مسیر دایره‌ای دقیقی برای حرکت الکترون تعیین نمی‌کنیم.

مدل بور

  • برای اتم هیدروژن پیشنهاد شد.
  • الکترون انرژی‌های معینی دارد.
  • طیف نشری خطی هیدروژن را توضیح می‌دهد.

توصیف کوانتومی

  • احتمال حضور الکترون را بررسی می‌کنیم.
  • فضای پیرامون هسته را بررسی می‌کنیم.
  • مسیر دایره‌ای دقیقی تعیین نمی‌کنیم.

منبع: OpenStax, Rice University

ایستگاه ۰۴از ۱۰خواندن نمادها

نماد 3p<sup>5</sup> را چگونه بخوانیم؟

در نماد 3p5، سه نوع اطلاعات کنار هم نوشته شده‌اند. عدد ۳ پیش از حرف، شمارهٔ لایه را نشان می‌دهد و حرف p نوع زیرلایه را مشخص می‌کند. بالانویس ۵ نیز تعداد الکترون‌های موجود در این زیرلایه است. پس این نماد را چنین می‌خوانیم: «زیرلایهٔ p از لایهٔ سوم، پنج الکترون دارد».

عدد کوانتومی فرعی را با نماد ℓ نشان می‌دهیم؛ این عدد نوع زیرلایه را مشخص می‌کند. مقدارهای ۰، ۱، ۲ و ۳ به‌ترتیب مربوط به زیرلایه‌های s، p، d و f هستند. در لایه‌ای با عدد کوانتومی اصلی n، مقدارهای مجاز ℓ عددهای صحیح از صفر تا n − 1 هستند. بنابراین، شمارهٔ هر لایه مشخص می‌کند چه زیرلایه‌هایی می‌توانند در آن وجود داشته باشند.

در لایهٔ اول، تنها مقدار مجاز ℓ صفر است؛ پس این لایه فقط زیرلایهٔ 1s را دارد. در لایهٔ دوم، مقدارهای صفر و ۱ مجازند و زیرلایه‌های 2s و 2p وجود دارند. برای لایهٔ سوم، مقدارهای صفر، ۱ و ۲ مجازند؛ بنابراین، این لایه از 3s، 3p و 3d تشکیل می‌شود. پس با دانستن شمارهٔ لایه، می‌توانیم زیرلایه‌های مجاز آن را مشخص کنیم.

گنجایش زیرلایه، بیشترین تعداد الکترونی است که می‌تواند در آن قرار بگیرد. این تعداد را با نماد C نشان می‌دهیم و با استفاده از عدد کوانتومی فرعی ℓ حساب می‌کنیم: C = 2(2ℓ + 1). برای زیرلایهٔ p، مقدار ℓ برابر با ۱ است؛ پس C = 2(2×1 + 1) = 6. بنابراین، گنجایش زیرلایهٔ p برابر با ۶ الکترون است. گنجایش زیرلایه‌های s، p، d و f به‌ترتیب ۲، ۶، ۱۰ و ۱۴ الکترون است.

گنجایش کامل یک لایه از جمع گنجایش زیرلایه‌های آن به دست می‌آید. برای لایهٔ سوم، گنجایش‌های 3s، 3p و 3d را جمع می‌کنیم: 2 + 6 + 10 = 18. این نتیجه می‌گوید لایهٔ سوم می‌تواند تا ۱۸ الکترون داشته باشد. برای اینکه بدانیم در یک اتم مشخص واقعاً چند الکترون در این لایه قرار گرفته‌اند، باید آرایش همان اتم را بررسی کنیم.

گنجایش زیرلایه را از ℓ حساب می‌کنیمدر رابطهٔ گنجایش زیرلایه، C بیشترین تعداد الکترون و ℓ عدد کوانتومی فرعی است.

C = 2(2ℓ + 1)

C
بیشترین تعداد الکترونی که یک زیرلایه می‌تواند در خود جای دهد تعداد الکترون
ℓ
عدد کوانتومی فرعی؛ برای زیرلایه‌های s، p، d و f به‌ترتیب برابر با ۰، ۱، ۲ و ۳ است بدون یکا

با این رابطه، بیشترین تعداد الکترون‌های یک زیرلایه را حساب می‌کنیم.

منبع: سازمان پژوهش و برنامه‌ریزی آموزشی؛ فایل کتاب در میزبان آبادگران، OpenStax, Rice University

هر نوع زیرلایه گنجایش مشخصی داردگنجایش زیرلایه، بیشترین تعداد الکترونی است که می‌تواند در آن قرار بگیرد.
نوع زیرلایهعدد کوانتومی فرعی ℓگنجایش زیرلایه
s۰۲ الکترون
p۱۶ الکترون
d۲۱۰ الکترون
f۳۱۴ الکترون

منبع: OpenStax, Rice University

ایستگاه ۰۵از ۱۰ترتیب پرشدن

چرا 4s پیش از 3d پر می‌شود؟

طبق قاعدهٔ آفبا، هنگام نوشتن آرایش الکترونی در حالت پایه، الکترون‌ها ابتدا زیرلایه‌های کم‌انرژی‌ترِ در دسترس را پر می‌کنند. بنابراین، لازم نیست همهٔ زیرلایه‌های یک لایه پیش از آغاز لایهٔ بعدی پر شوند. برای به دست آوردن ترتیب معمول پرشدن، عدد کوانتومی اصلی و عدد کوانتومی فرعی را با هم در نظر می‌گیریم.

  1. مجموع n + ℓ هر زیرلایه را حساب کن؛ در الگوی معمول، زیرلایه‌ای با مجموع کوچک‌تر زودتر پر می‌شود.
  2. اگر مجموع‌ها برابر بودند، مقدار n را مقایسه کن؛ زیرلایه‌ای که n کوچک‌تری دارد، زودتر پر می‌شود.

برای 4s، شمارهٔ لایه ۴ و مقدار ℓ صفر است؛ پس مجموع برابر با 4 + 0 = 4 می‌شود. برای 3d، شمارهٔ لایه ۳ و مقدار ℓ برابر با ۲ است؛ پس 3 + 2 = 5 به دست می‌آید. پس در ترتیب معمول، 4s زودتر پر می‌شود؛ در آرایش حالت پایهٔ پتاسیم و کلسیم نیز همین ترتیب را می‌بینیم.

قاعدهٔ آفبا آرایش بیشتر اتم‌ها را درست پیش‌بینی می‌کند، اما کروم و مس دو استثنای این الگوی ساده‌اند. برای کوتاه‌تر نوشتن آرایش، بخش مشترک آن با آرایش یک گاز نجیب را با نماد آن گاز در کروشه جایگزین می‌کنیم. نماد [Ar] جایگزین آرایش آرگون، یعنی 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6، و نمایندهٔ ۱۸ الکترون است. آرایش حالت پایهٔ کروم [Ar]3d5 4s1 و آرایش حالت پایهٔ مس [Ar]3d10 4s1 است. هنگام نوشتن آرایش این دو عنصر، باید همین آرایش‌های واقعی را به کار ببریم.

ترتیب معمول پرشدن را با n و ℓ می‌یابیمابتدا مجموع n+ℓ و در صورت برابری، مقدار n را مقایسه می‌کنیم.
  1. ۱

    مجموع n+ℓ را حساب کن

    n شمارهٔ لایه و ℓ عدد کوانتومی فرعی است.

  2. ۲

    مجموع‌ها را مقایسه کن

    زیرلایه‌ای که مجموع کوچک‌تری دارد، زودتر پر می‌شود.

  3. ۳

    در صورت برابری، n را مقایسه کن

    زیرلایه‌ای که n کوچک‌تری دارد، زودتر پر می‌شود.

  4. ۴

    ترتیب معمول تا ۴p را بخوان

    1s → 2s → 2p → 3s → 3p → 4s → 3d → 4p

  5. ۵

    استثناهای کروم و مس را در نظر بگیر

    آرایش واقعی این اتم‌ها با پیش‌بینی سادهٔ آفبا فرق دارد.

ایستگاه ۰۶از ۱۰حل پرسش آغازین

آرایش الکترونی کلسیم را چگونه بنویسیم؟

عدد اتمی کلسیم ۲۰ است؛ پس اتم خنثی آن ۲۰ الکترون دارد. برای نوشتن آرایش، این الکترون‌ها را با رعایت گنجایش و ترتیب پرشدن میان زیرلایه‌ها توزیع می‌کنیم. تا پایان 3p، تعداد ۱۸ الکترون در زیرلایه‌های 1s، 2s، 2p، 3s و 3p جای می‌گیرند. در این مرحله، هنوز دو الکترون را در آرایش ننوشته‌ایم.

زیرلایهٔ بعدی در ترتیب معمول پرشدن، 4s است. این زیرلایه ۲ الکترون گنجایش دارد؛ بنابراین، هر دو الکترون باقی‌مانده در آن قرار می‌گیرند. اکنون مجموع الکترون‌های نوشته‌شده 18 + 2 = 20 است؛ پس همهٔ الکترون‌های اتم خنثی کلسیم را در آرایش قرار داده‌ایم. زیرلایهٔ 3d در این آرایش خالی می‌ماند، اما همچنان یکی از زیرلایه‌های لایهٔ سوم است.

این روش کوتاه‌نویسی را آرایش الکترونی فشرده می‌نامیم. بخش داخل کروشه همچنان جزئی از آرایش اتم است؛ فقط زیرلایه‌ها و تعداد الکترون‌های آن‌ها را جداگانه نمی‌نویسیم. بنابراین، کوتاه شدن نوشته به معنای کم شدن تعداد الکترون‌ها نیست. هنگام شمارش کل الکترون‌ها، باید الکترون‌های بخش داخل کروشه را هم با الکترون‌های بیرون آن جمع کنیم.

نماد [Ne] به‌جای آرایش نئون، یعنی 1s2 2s2 2p6، نوشته می‌شود و ۱۰ الکترون را نشان می‌دهد. با استفاده از [Ar]، آرایش فشردهٔ کلسیم را [Ar]4s2 می‌نویسیم. بخش داخل کروشه ۱۸ الکترون دارد و دو الکترون دیگر در 4s قرار گرفته‌اند.

برای به دست آوردن توزیع لایه‌ای، تعداد الکترون‌های زیرلایه‌هایی را که شمارهٔ لایهٔ یکسان دارند، جمع می‌کنیم. در اتم کلسیم، از زیرلایه‌های لایهٔ سوم فقط 3s و 3p اشغال شده‌اند و 3d خالی است. بنابراین، تعداد الکترون‌های لایهٔ سوم 2 + 6 = 8 است. دو الکترون 4s به لایهٔ چهارم تعلق دارند؛ پس توزیع لایه‌ای کلسیم ۲، ۸، ۸، ۲ است. پاسخ پرسش آغازین این است: لایهٔ سوم گنجایش ۱۸ الکترون دارد، اما در کلسیم 4s پیش از 3d اشغال می‌شود. به همین دلیل، لایهٔ سوم کلسیم فقط ۸ الکترون دارد.

الکترون‌های کلسیم میان چهار لایه توزیع می‌شونداین شکل، توزیع الکترون‌های کلسیم در لایه‌ها را نشان می‌دهد، نه مسیر حرکت آن‌ها را.
Ca
  • پروتون۲۰
  • نوترون۲۰
  • الکترون۲۰

آرایش [Ar]۴s² است؛ زیرلایهٔ ۳d خالی است، بنابراین لایهٔ سوم فقط ۸ الکترون دارد.

منبع: National Institute of Standards and Technology، Patrick Fleming, California State University East Bay; Chemistry LibreTexts

آرایش کلسیم را قدم‌به‌قدم می‌نویسیمدر کلسیم، ۴s پیش از ۳d پر می‌شود، بنابراین لایهٔ سوم هنوز به گنجایش کامل نرسیده است.
مسئله

آرایش اتم خنثی کلسیم با Z=۲۰ را بنویسید و توضیح دهید چرا توزیع لایه‌ای آن ۲، ۸، ۸، ۲ است.

  1. ۱

    اتم خنثی کلسیم ۲۰ الکترون دارد.

  2. ۲

    تا پایان ۳p، هجده الکترون جای می‌گیرند: ۱s² ۲s² ۲p⁶ ۳s² ۳p⁶.

  3. ۳

    در ترتیب معمول پرشدن، ۴s پیش از ۳d پر می‌شود؛ پس دو الکترون باقی‌مانده وارد ۴s می‌شوند.

  4. ۴

    آرایش فشرده [Ar]۴s² و توزیع لایه‌ای ۲، ۸، ۸، ۲ است.

  5. ۵

    لایهٔ سوم می‌تواند ۱۸ الکترون داشته باشد، اما در کلسیم فقط ۳s و ۳p آن پر شده‌اند و ۳d خالی است.

  6. ۶

    بزرگ‌ترین n برابر با ۴ و تعداد الکترون‌های ظرفیت برابر با ۲ است؛ پس کلسیم در دورهٔ چهارم و گروه ۲ قرار دارد.

جوابآرایش کلسیم [Ar]۴s² است؛ لایهٔ سوم آن ۸ الکترون دارد، زیرا دو الکترون بعدی پیش از ۳d وارد ۴s می‌شوند.

ایستگاه ۰۷از ۱۰کتاب و امتحان

در شیمی دهم، دوره و گروه چگونه تعیین می‌شوند؟

در فصل کیهان زادگاه الفبای هستی، نوشتن آرایش الکترونی به ۳۶ عنصر نخست جدول تناوبی محدود است. برای اتم‌های خنثی این عنصرها در حالت پایه، شمارهٔ دوره را از بزرگ‌ترین شمارهٔ لایهٔ اشغال‌شده پیدا می‌کنیم. برای تعیین گروه، باید دستهٔ عنصر را هم بشناسیم. دسته‌های s، p و d نام خود را از نوع زیرلایه‌ای می‌گیرند که در آن‌ها در حال پرشدن است. برای مثال، در برم زیرلایهٔ 4p در حال پرشدن است؛ پس برم از دستهٔ p است. در کبالت، زیرلایهٔ 3d در حال پرشدن است؛ پس کبالت از دستهٔ d است. بنابراین، برای تعیین دوره و گروه از دو روش جدا استفاده می‌کنیم.

الکترون‌های ظرفیت بر رفتار شیمیایی اتم اثر می‌گذارند. در عنصرهای گروه‌های اصلی، این الکترون‌ها همان الکترون‌های لایهٔ بیرونی، یعنی لایه‌ای با بزرگ‌ترین n هستند. برای عنصرهای دستهٔ d، شمارش الکترون‌های ظرفیت به لایهٔ بیرونی محدود نمی‌شود. همچنین، هلیم با آرایش 1s2 و دو الکترون در لایهٔ بیرونی، در گروه ۱۸ قرار دارد. پس نمی‌توان شمارهٔ گروه همهٔ عنصرها را فقط از تعداد الکترون‌های بیرونی تعیین کرد.

آرایش برم [Ar]3d10 4s2 4p5 است. ابتدا تعداد کل الکترون‌ها را حساب می‌کنیم: 18 + 10 + 2 + 5 = 35. پس عدد اتمی این اتم خنثی ۳۵ است. بزرگ‌ترین شمارهٔ لایهٔ دارای الکترون ۴ است؛ بنابراین، برم در دورهٔ چهارم قرار دارد. وجود 3d در آرایش، دوره را تغییر نمی‌دهد، زیرا لایهٔ چهارم نیز اشغال شده و شمارهٔ بزرگ‌تری دارد.

برای شمارش الکترون‌های ظرفیت برم، الکترون‌های 4s و 4p را جمع می‌کنیم: 2 + 5 = 7. برم از دستهٔ p است؛ در این دسته، شمارهٔ گروه با افزودن ۱۰ به تعداد الکترون‌های لایهٔ بیرونی به دست می‌آید. پس 10 + 7 = 17 و برم در گروه ۱۷ قرار دارد. در مقابل، برای عنصرهای گروه‌های ۱ و ۲، شمارهٔ گروه مستقیماً با تعداد الکترون‌های ظرفیت برابر است.

کبالت با آرایش [Ar]3d7 4s2 نیز در دورهٔ چهارم قرار دارد. زیرلایهٔ 3d آن در حال پرشدن است؛ پس کبالت از دستهٔ d است. برای عنصرهای این دسته در دورهٔ چهارم، تعداد الکترون‌های 3d و 4s را برای شمارش الکترون‌های ظرفیت و تعیین گروه با هم جمع می‌کنیم. برای کبالت، 7 + 2 = 9؛ پس ۹ الکترون ظرفیت دارد و در گروه ۹ قرار می‌گیرد. لایهٔ بیرونی آن فقط ۲ الکترون دارد، اما الکترون‌های ظرفیت به این دو محدود نیستند.

دوره و گروه را با دو روش جدا تعیین می‌کنیمدوره را از بزرگ‌ترین شمارهٔ لایهٔ اشغال‌شده و گروه را با توجه به دستهٔ عنصر تعیین می‌کنیم.
  • دهم

کیهان زادگاه الفبای هستی

مدل بور طیف نشری خطی هیدروژن را توضیح می‌دهد، اما برای اتم‌های چندالکترونی کافی نیست. شمارهٔ لایه با n و نوع زیرلایه با ℓ مشخص می‌شود.

  • ابتدا مشخص کنید اتم خنثی داده شده است یا یون؛ تعداد الکترون‌های اتم خنثی با Z برابر است.
  • در آرایش فشرده، الکترون‌های بخش داخل کروشه را هم در تعداد کل الکترون‌ها بشمارید.
  • برای تعیین دوره، بزرگ‌ترین شمارهٔ لایهٔ اشغال‌شده را پیدا کنید.
  • برای گروه‌های ۱ و ۲، شمارهٔ گروه با تعداد الکترون‌های ظرفیت برابر است.
  • برای عنصرهای دستهٔ p، تعداد الکترون‌های لایهٔ بیرونی را با ۱۰ جمع کنید؛ هلیم از دستهٔ p نیست و در گروه ۱۸ قرار دارد.
پرسش نمونهتیتانیم با Z=۲۲ آرایش [Ar]۳d² ۴s² دارد؛ دوره، گروه و تعداد الکترون‌های ظرفیت آن را تعیین کنید.دیدن پاسخ

بزرگ‌ترین n برابر با ۴ است، پس تیتانیم در دورهٔ چهارم قرار دارد. مجموع الکترون‌های ۳d و ۴s برابر با ۲+۲=۴ است، پس گروه آن ۴ و تعداد الکترون‌های ظرفیت آن نیز ۴ است.

ایستگاه ۰۸از ۱۰رفع اشتباه

کدام برداشت‌ها باعث خطا در آرایش الکترونی می‌شوند؟

وقتی مفهوم‌های نزدیک به هم را اشتباه بگیریم، ممکن است آرایش الکترونی را نادرست بنویسیم. گنجایش با تعداد الکترون‌های موجود تفاوت دارد و ترتیب شمارهٔ لایه‌ها نیز همان ترتیب پرشدن زیرلایه‌ها نیست. همچنین، الکترون‌های لایهٔ بیرونی و الکترون‌های ظرفیت همیشه یکسان نیستند. هنگام بررسی پاسخ، این تفاوت‌ها را در نظر بگیر. برای مثال، وجود ۸ الکترون در لایهٔ سوم یک اتم، به این معنا نیست که گنجایش آن لایه ۸ الکترون است.

در آرایش فشرده، ممکن است الکترون‌ها را کمتر از تعداد واقعی بشماریم، چون زیرلایه‌های بخش داخل کروشه جداگانه نوشته نمی‌شوند. برای نمونه، در [Ne]3s1 فقط یک الکترون بیرون کروشه نوشته شده است، اما تعداد کل الکترون‌ها 10 + 1 = 11 است. پس هنگام بررسی پاسخ، الکترون‌های بخش داخل کروشه را هم حساب می‌کنیم.

  1. تعداد کل: سهم بخش داخل کروشه و بالانویس‌های بیرون آن را جمع کن؛ برای اتم خنثی، حاصل باید با عدد اتمی برابر باشد.
  2. گنجایش: بررسی کن تعداد الکترون‌های هیچ زیرلایه‌ای از گنجایش آن بیشتر نشده باشد.
  3. ترتیب پرشدن: ترتیب اشغال زیرلایه‌ها را بررسی کن، نه صرفاً ترتیب نوشتن آن‌ها؛ برای کروم و مس، آرایش واقعی را به کار ببر.
  4. جایگاه عنصر: دوره را از شمارهٔ بیرونی‌ترین لایهٔ اشغال‌شده و گروه را با توجه به دستهٔ عنصر تعیین کن.

اگر شمارهٔ دوره را از آخرین زیرلایهٔ نوشته‌شده بخوانیم، ممکن است ترتیب نوشتار را با شمارهٔ لایه اشتباه بگیریم. برای شمارش الکترون‌های ظرفیت نیز باید روش مناسب دستهٔ عنصر را انتخاب کنیم؛ در کبالت، نادیده گرفتن الکترون‌های 3d باعث خطا می‌شود. با این بررسی‌ها می‌توانیم بفهمیم خطا از شمارش الکترون‌ها، رعایت نکردن گنجایش یا انتخاب روش نادرست بوده است.

گنجایش، تعداد الکترون و ترتیب پرشدن را از هم جدا کنبا تشخیص تفاوت این مفهوم‌ها، خطاهای خواندن آرایش و تعیین جایگاه عنصر را می‌شناسیم.
  • باور رایجالکترون‌ها واقعاً روی حلقه‌هایی که در شکل اتم می‌بینیم، می‌چرخند.درست است یا غلط؟ بزن تا ببینی

    واقعیت: حلقه‌ها نمایش ساده‌شدهٔ لایه‌های اتم‌اند؛ در توصیف کوانتومی، احتمال حضور الکترون را بررسی می‌کنیم، نه یک مسیر دایره‌ای دقیق را.

    چرا این اشتباه پیش می‌آید؟ چون اتم را در کلاس و تصویرهای آموزشی اغلب با حلقه رسم می‌کنند و ممکن است شکل ساده‌شده را با ساختار واقعی اتم یکی بگیریم.

  • باور رایجگنجایش لایهٔ سوم همیشه ۸ الکترون است.درست است یا غلط؟ بزن تا ببینی

    واقعیت: لایهٔ سوم از ۳s، ۳p و ۳d تشکیل شده و در مجموع ۱۸ الکترون گنجایش دارد؛ در آرگون و کلسیم، زیرلایهٔ ۳d هنوز خالی است.

    چرا این اشتباه پیش می‌آید؟ چون در مثال‌های سادهٔ آرایش لایه‌ای و هنگام یادگیری قاعدهٔ هشت‌تایی، بیشتر با لایهٔ سومِ دارای ۸ الکترون روبه‌رو می‌شویم.

  • باور رایجچون ۳d به لایهٔ سوم تعلق دارد، باید پیش از ۴s پر شود.درست است یا غلط؟ بزن تا ببینی

    واقعیت: ترتیب پرشدن فقط به شمارهٔ لایه بستگی ندارد؛ در آرایش پتاسیم و کلسیم، ۴s پیش از ۳d اشغال می‌شود.

    چرا این اشتباه پیش می‌آید؟ چون از ترتیب عددهای ۳ و ۴ نتیجه می‌گیریم که زیرلایهٔ لایهٔ سوم باید زودتر پر شود و تفاوت انرژی زیرلایه‌ها را در نظر نمی‌گیریم.

  • باور رایجدر آرایش [Ne]۳s¹، اتم فقط یک الکترون دارد.درست است یا غلط؟ بزن تا ببینی

    واقعیت: نماد [Ne] نمایندهٔ ۱۰ الکترون است؛ با الکترون ۳s، تعداد کل الکترون‌ها ۱۱ می‌شود.

    چرا این اشتباه پیش می‌آید؟ چون در آرایش فشرده، الکترون‌های بخش داخل کروشه جداگانه نوشته نمی‌شوند و ممکن است فقط بالانویس‌های بیرون کروشه را جمع کنیم.

  • باور رایجشمارهٔ دوره را همیشه از آخرین زیرلایهٔ نوشته‌شده می‌خوانیم.درست است یا غلط؟ بزن تا ببینی

    واقعیت: برای تعیین دوره، بزرگ‌ترین شمارهٔ لایهٔ اشغال‌شده را پیدا می‌کنیم؛ آخرین زیرلایهٔ نوشته‌شده لزوماً به بیرونی‌ترین لایه تعلق ندارد.

    چرا این اشتباه پیش می‌آید؟ چون ترتیب نوشتن زیرلایه‌ها را با ترتیب لایه‌های اتم یکی می‌گیریم؛ مثلاً در نوشتار [Ar]۴s² ۳d⁷، زیرلایهٔ آخر n=۳ دارد، اما اتم در دورهٔ چهارم است.

  • باور رایجکبالت فقط دو الکترون ظرفیت دارد، چون لایهٔ بیرونی آن دو الکترون دارد.درست است یا غلط؟ بزن تا ببینی

    واقعیت: برای عنصرهای دستهٔ d دورهٔ چهارم، الکترون‌های ۳d و ۴s را با هم می‌شماریم؛ بنابراین کبالت ۷+۲=۹ الکترون ظرفیت دارد.

    چرا این اشتباه پیش می‌آید؟ چون روش شمارش الکترون‌های ظرفیت در عنصرهای گروه‌های اصلی را بدون تغییر برای عنصرهای دستهٔ d هم به کار می‌بریم.

ایستگاه ۰۹از ۱۰سنجش یادگیری

می‌توانی آرایش را بخوانی و جایگاه را بیابی؟

پرسش‌ها را به‌ترتیب حل کن و کنار هر پاسخ، دلیل کوتاهی بنویس. از خواندن نماد زیرلایه شروع کن؛ شمارهٔ لایه، نوع زیرلایه و تعداد الکترون‌ها را از هم جدا کن. سپس در آرایش کلسیم، توضیح بده چرا 4s زودتر پر می‌شود و تعداد کل الکترون‌ها را هم بررسی کن.

در پرسش برم، دوره و گروه را جدا تعیین کن. ابتدا بیرونی‌ترین لایهٔ اشغال‌شده را پیدا کن؛ سپس الکترون‌های آن را برای تعیین گروه بشمار. در پرسش کبالت، توضیح بده چرا الکترون‌های 3d هم در شمارش الکترون‌های ظرفیت حساب می‌شوند. اگر پاسخ نادرست بود، بررسی کن خطا از خواندن نماد، شمارش الکترون‌ها یا انتخاب روش تعیین گروه و ظرفیت بوده است.

از خواندن نماد تا شمارش الکترون‌های ظرفیت پیش برواین پرسش‌ها خواندن نماد زیرلایه، آرایش کلسیم، جایگاه برم و تعداد الکترون‌های ظرفیت کبالت را بررسی می‌کنند.
چالش ۴ پرسشیهر پرسش یک شانس دارد؛ گزینه را بزن و نتیجه را همان‌جا ببین.
  1. ۱آساندر نماد ۳p⁵، کدام برداشت درست است؟

    آفرین، درست است! عدد ۳ شمارهٔ لایه، حرف p نوع زیرلایه و بالانویس ۵ تعداد الکترون‌های آن زیرلایه را نشان می‌دهد.

    این بار نه. پاسخ درست گزینه‌ی ۳ است: «۵ الکترون در زیرلایهٔ p لایهٔ سوم قرار دارند.». عدد ۳ شمارهٔ لایه، حرف p نوع زیرلایه و بالانویس ۵ تعداد الکترون‌های آن زیرلایه را نشان می‌دهد.

    دیدن پاسخ

    ۵ الکترون در زیرلایهٔ p لایهٔ سوم قرار دارند. عدد ۳ شمارهٔ لایه، حرف p نوع زیرلایه و بالانویس ۵ تعداد الکترون‌های آن زیرلایه را نشان می‌دهد.

  2. ۲متوسطکدام آرایش، حالت پایهٔ اتم خنثی کلسیم با Z=۲۰ را نشان می‌دهد؟

    آفرین، درست است! بخش [Ar] نشان‌دهندهٔ ۱۸ الکترون است؛ دو الکترون باقی‌ماندهٔ کلسیم در حالت پایه وارد ۴s می‌شوند.

    این بار نه. پاسخ درست گزینه‌ی ۴ است: «[Ar]۴s²». بخش [Ar] نشان‌دهندهٔ ۱۸ الکترون است؛ دو الکترون باقی‌ماندهٔ کلسیم در حالت پایه وارد ۴s می‌شوند.

    دیدن پاسخ

    [Ar]۴s² بخش [Ar] نشان‌دهندهٔ ۱۸ الکترون است؛ دو الکترون باقی‌ماندهٔ کلسیم در حالت پایه وارد ۴s می‌شوند.

  3. ۳متوسطاتمی آرایش [Ar]۳d¹⁰ ۴s² ۴p⁵ دارد؛ شمارهٔ دوره و گروه آن به‌ترتیب کدام است؟

    آفرین، درست است! بزرگ‌ترین n برابر با ۴ و تعداد الکترون‌های لایهٔ بیرونی ۷ است؛ پس این عنصر که از دستهٔ p است، در دورهٔ ۴ و گروه ۱۷ قرار دارد.

    این بار نه. پاسخ درست گزینه‌ی ۲ است: «۴ و ۱۷». بزرگ‌ترین n برابر با ۴ و تعداد الکترون‌های لایهٔ بیرونی ۷ است؛ پس این عنصر که از دستهٔ p است، در دورهٔ ۴ و گروه ۱۷ قرار دارد.

    دیدن پاسخ

    ۴ و ۱۷ بزرگ‌ترین n برابر با ۴ و تعداد الکترون‌های لایهٔ بیرونی ۷ است؛ پس این عنصر که از دستهٔ p است، در دورهٔ ۴ و گروه ۱۷ قرار دارد.

  4. ۴دشواربرای کبالت با آرایش [Ar]۳d⁷ ۴s²، با روش شمارش عنصرهای دستهٔ d دورهٔ چهارم، چند الکترون ظرفیت به دست می‌آید؟

    آفرین، درست است! در عنصرهای دستهٔ d دورهٔ چهارم، الکترون‌های ۳d و ۴s را با هم می‌شماریم؛ پس برای کبالت ۷+۲=۹ به دست می‌آید.

    این بار نه. پاسخ درست گزینه‌ی ۳ است: «۹». در عنصرهای دستهٔ d دورهٔ چهارم، الکترون‌های ۳d و ۴s را با هم می‌شماریم؛ پس برای کبالت ۷+۲=۹ به دست می‌آید.

    دیدن پاسخ

    ۹ در عنصرهای دستهٔ d دورهٔ چهارم، الکترون‌های ۳d و ۴s را با هم می‌شماریم؛ پس برای کبالت ۷+۲=۹ به دست می‌آید.

امتیاز تو از ۴

به همه‌ی پرسش‌ها جواب بده تا نتیجه را ببینی.

تمام شد! توضیح پرسش‌های نادرست را بخوان و دوباره امتحان کن.

همه درست! این درس را خوب فهمیده‌ای.

ایستگاه ۱۰از ۱۰به خاطر بسپار

برای نوشتن آرایش، چه چیزهایی را بررسی کنیم؟

در مثال کلسیم دیدیم که گنجایش لایه و ترتیب پرشدن زیرلایه‌ها دو مفهوم متفاوت‌اند. لایهٔ سوم می‌تواند ۱۸ الکترون داشته باشد، اما لازم نیست پیش از اشغال لایهٔ چهارم به این گنجایش برسد. در کلسیم، اشغال 4s پیش از 3d باعث می‌شود لایهٔ سوم ۸ الکترون داشته باشد و دو الکترون در لایهٔ چهارم قرار بگیرند.

برای نوشتن و بررسی یک آرایش، ابتدا تعداد الکترون‌های اتم خنثی را مشخص کن. سپس گنجایش زیرلایه‌ها و ترتیب معمول پرشدن را رعایت کن و استثناهای کروم و مس را در نظر بگیر. در پایان، مجموع الکترون‌ها را دوباره بشمار؛ اگر آرایش فشرده است، الکترون‌های بخش داخل کروشه را هم حساب کن.

از روی آرایش درست، می‌توانی جایگاه عنصر را در جدول تناوبی پیدا کنی. برای تعیین دوره، شمارهٔ بیرونی‌ترین لایهٔ اشغال‌شده را بخوان. برای تعیین گروه و شمارش الکترون‌های ظرفیت، روش مناسب دستهٔ عنصر را به کار ببر. پس با آرایش الکترونی هم توزیع الکترون‌های اتم را می‌شناسیم و هم جای عنصر را در جدول تناوبی پیدا می‌کنیم.

برای یادآوری

آنچه باید به خاطر بسپاری

هر نکته‌ای را که بدون نگاه کردن می‌توانی توضیح بدهی تیک بزن؛ با آخرین تیک، چراغ کامل روشن می‌شود.

عالی! همه‌ی نکته‌ها یادت مانده است.

پرسش و پاسخ

پرسش‌هایی که دانش‌آموزها می‌پرسند

آرایش الکترونی چیست و چه تفاوتی با شکل حلقه‌ای اتم دارد؟

آرایش الکترونی نشان می‌دهد الکترون‌های اتم چگونه در لایه‌ها و زیرلایه‌ها توزیع شده‌اند. شکل حلقه‌ای، نمایش ساده‌شدهٔ لایه‌هاست و مسیر دایره‌ای دقیق حرکت الکترون را نشان نمی‌دهد.

کدام اصطلاحات شیمی برای خواندن آرایش الکترونی لازم‌اند؟

لایهٔ الکترونی با عدد کوانتومی اصلی n مشخص می‌شود و از زیرلایه‌ها تشکیل شده است. عدد کوانتومی فرعی ℓ نوع زیرلایه را مشخص می‌کند. در نماد 3p5، عدد ۳ شمارهٔ لایه، حرف p نوع زیرلایه و بالانویس ۵ تعداد الکترون‌های آن زیرلایه را نشان می‌دهد.

چرا لایهٔ سوم ۱۸ الکترون گنجایش دارد، اما در کلسیم فقط ۸ الکترون دارد؟

لایهٔ سوم از 3s، 3p و 3d تشکیل شده و مجموع گنجایش آن‌ها ۱۸ الکترون است. در آرایش حالت پایهٔ کلسیم، 4s پیش از 3d اشغال می‌شود؛ بنابراین، 3d خالی می‌ماند و لایهٔ سوم فقط ۸ الکترون دارد.

در آرایش الکترونی فشرده، [Ne] و [Ar] چه معنایی دارند؟

نماد [Ne] به‌جای آرایش الکترونی نئون نوشته می‌شود و ۱۰ الکترون را نشان می‌دهد. نماد [Ar] نیز به‌جای آرایش الکترونی آرگون نوشته می‌شود و ۱۸ الکترون را نشان می‌دهد. برای شمارش کل الکترون‌ها، این تعداد را با تعداد الکترون‌های نوشته‌شده بیرون کروشه جمع می‌کنیم.

آرایش درست کروم و مس کدام است؟

آرایش حالت پایهٔ اتم خنثی کروم [Ar]3d5 4s1 و آرایش حالت پایهٔ اتم خنثی مس [Ar]3d10 4s1 است. این دو عنصر از استثناهای پیش‌بینی سادهٔ قاعدهٔ آفبا هستند؛ بنابراین، باید همین آرایش‌های واقعی را برای آن‌ها بنویسیم.

در شیمی دهم، دوره و گروه را چگونه از آرایش الکترونی تعیین کنیم؟

برای اتم‌های خنثی ۳۶ عنصر نخست در حالت پایه، شمارهٔ دوره برابر با بزرگ‌ترین شمارهٔ لایهٔ اشغال‌شده است. در گروه‌های ۱ و ۲، شمارهٔ گروه با تعداد الکترون‌های ظرفیت برابر است. در دستهٔ p، برای یافتن شمارهٔ گروه، ۱۰ را به تعداد الکترون‌های لایهٔ بیرونی اضافه می‌کنیم. در دستهٔ d دورهٔ چهارم، شمارهٔ گروه برابر مجموع تعداد الکترون‌های 3d و 4s است. هلیم با آرایش 1s2 در گروه ۱۸ قرار دارد.

منابع

  1. شیمی (۱)، پایهٔ دهم، کد ۱۱۰۲۱۰، چاپ سوم ۱۳۹۷؛ فصل اول، صفحات ۲۴ تا ۳۴ — سازمان پژوهش و برنامه‌ریزی آموزشی؛ فایل کتاب در میزبان آبادگران
  2. Configuration of electrons — C01248 — IUPAC Gold Book
  3. Aufbau principle — AT06996 — IUPAC Gold Book
  4. Chemistry 2e, 6.2: The Bohr Model — OpenStax, Rice University
  5. Chemistry 2e, 6.3: Development of Quantum Theory — OpenStax, Rice University
  6. Chemistry 2e, 6.4: Electronic Structure of Atoms — OpenStax, Rice University
  7. Atomic Reference Data: Electronic Configurations of the Elements — National Institute of Standards and Technology
  8. NIST Periodic Table, SP 966, July 2019 — National Institute of Standards and Technology
  9. Atomic Weights and Isotopic Compositions for All Elements — National Institute of Standards and Technology
  10. Atomic Data for Sodium — National Institute of Standards and Technology
  11. Atomic Data for Calcium — National Institute of Standards and Technology
  12. Atomic Data for Bromine — National Institute of Standards and Technology
  13. Atomic Data for Chromium — National Institute of Standards and Technology
  14. Atomic Data for Copper — National Institute of Standards and Technology
  15. Quantum Chemistry with Applications in Spectroscopy, 8.2: The Aufbau Principle — Patrick Fleming, California State University East Bay; Chemistry LibreTexts

دیدگاه‌ها

هنوز دیدگاهی ثبت نشده است؛ اولین نفری باشید که نظر می‌دهد.