การจัดเรียงอิเล็กตรอน electron configuration

การจัดเรียงอิเล็กตรอน electron configuration

พลังงานไอออไนเซชัน ( Ionization Energy ; IE ) คือ พลังงานที่ใช้ในการทำให้อิเล็กตรอนหลุดออกจาก อะตอมเมื่ออะตอมอยู่ในสภาวะแก๊ส Mg (g) Mg +(g) + e- IE1 Mg +(g) Mg +2(g) + e- IE2

ธาตุที่มีอิเล็กตรอน 1 ตัว คือ ธาตุไฮโดรเจน(H)H(g) H+ (g) + e- IE=1,318 kJ/mol ธาตุไฮโดรเจนมีพลังงานไอออไนเซชันเท่ากับ 1,318 กิโลจูลต่อโมล แสดงว่าเราต้องให้พลังงานแก่ธาตุไฮโดรเจน 1,318กิโลจูลต่อโมล จึงจะทำให้อิเล็กตรอนหลุดออกมา ธาตุที่มีอิเล็กตรอนมากกว่า 1 ตัว เช่น ธาตุลิเทียม(Li) Li (g) Li+ (g) + e- IE1 = 520 kJ/molLi+ (g) Li2+ (g) + e- IE2 = 7,394 kJ/molLi2+ (g) Li3+ (g) + e- IE3 = 11,815 kJ/mol

จากการสังเกตจากค่าพลังงานไอออไนเซชันจะพบว่า IE1 คือพลังงานที่ให้แก่อะตอมเพื่อดึงอิเล็กตรอนที่อยู่วงนอกสุด(เวเลนซ์อิเล็กตรอน) มีค่าน้อยที่สุด เพราะอิเล็กตรอนที่อยู่ห่างจากนิวเคลียสหลุดออกได้ง่าย ไม่ต้องใช้พลังงานมากเพราะได้รับแรงดึงดูดจากนิวเคลียสน้อย แต่อิเล็กตรอนที่อยู่ใกล้นิวเคลียสจะถูกดึงดูดไว้เราต้องใช้พลังงานมาก เพื่อที่จะทำให้อิเล็กตรอนนั้นหลุดออกมา ดังนั้นค่า IE3 จึงมีค่ามากที่สุด

ความแตกต่างระหว่างระดับพลังงานความแตกต่างระหว่างระดับพลังงาน n = 4 n = 3 n = 2 n = 1 แรงดึงดูดน้อย p n แรงดึงดูดมาก

1. อิเล็กตรอนที่วิ่งอยู่รอบๆนิวเคลียสนั้น จะอยู่กันเป็นชั้นๆตามระดับพลังงาน ระดับพลังงานที่อยู่ใกล้นิวเคลียสที่สุด (ชั้น K)จะมีพลังงานต่ำที่สุด และอิเล็กตรอนในระดับพลังงานชั้นถัดออกมาจะมีพลังงานสูงขึ้นๆตามลำดับพลังงานของอิเล็กตรอนของระดับชั้นพลังงาน K < L < M < N < O < P < Q หรือชั้นที่ 1< 2 < 3 <4 < 5 < 6 < 7

2. ในแต่ละชั้นของระดับพลังงาน จะมีจำนวนอิเล็กตรอนได้ ไม่เกิน 2n2 เมื่อ n = เลขชั้น เลขชั้นของชั้น K=1,L=2,M=3,N=4,O=5,P=6 และ Q=7 ตัวอย่าง จำนวน e- ในระดับพลังงานชั้น K มีได้ ไม่เกิน 2n2 = 2 x 12 = 2x1 = 2 จำนวน e-ในระดับพลังงานชั้น N มีได้ ไม่เกิน 2n2 = 2 x 42 = 2x16 = 32

ตารางแสดงการบรรจุอิเล็กตรอนในระดับพลังงานหลักตารางแสดงการบรรจุอิเล็กตรอนในระดับพลังงานหลัก จากตารางจะเห็นว่า สูตร 2n2 ใช้ได้ไม่เกินระดับพลังงานที่ n = 4

ในแต่ละชั้นย่อย จะมีจำนวน e-ได้ ไม่เกิน ดังนี้ระดับพลังงานชั้นย่อย s มี e- ได้ ไม่เกิน 2 ตัว ระดับพลังงานชั้นย่อย p มี e- ได้ ไม่เกิน 6 ตัว ระดับพลังงานชั้นย่อย d มี e-ได้ ไม่เกิน 10 ตัว ระดับพลังงานชั้นย่อย f มี e-ได้ ไม่เกิน 14 ตัว เขียนเป็น s2 p6 d10 f14

การจัดเรียงอิเล็กตรอนในระดับพลังงานย่อยการจัดเรียงอิเล็กตรอนในระดับพลังงานย่อย จัดอิเล็กตรอนในระดับพลังงานย่อยต่าง ๆ จะต้องจัดเข้าในระดับพลังงานย่อยที่มีพลังงานต่ำสุดก่อนแล้วจึงจัดเข้าสู่ระดับพลังงานย่อยที่มีพลังงานสูงขึ้น(ตามหลักของเอาฟบาว) ดังแผนผังต่อไปนี้

จากแผนภาพจัดเรียงอิเล็กตรอนเข้าสู่ระดับพลังงานย่อยได้ดังนี้1s 2s 2p 3s 3p 4s 3d 4p 5s 4d 5p 6s 4f 5d 6p 7s เช่น 17Cl มีการจัดเรียงอิเล็กตรอนในระดับพลังงานย่อย1s2 2s2 2p6 3s2 3p5 21Se มีการจัดเรียงอิเล็กตรอนในระดับพลังงานย่อย1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d1 24Cr มีการจัดเรียงอิเล็กตรอนในระดับพลังงานย่อย ดังนี้ 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s1 3d5 ไม่ใช่ 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d4 เพราะโครงสร้างแบบแรกเสถียรกว่า เพราะ 4s และ 3d จะบรรจุกึ่งหนึ่ง หรือเขียนโครงสร้างของอิเล็กตรอนแบบย่อ ๆ ได้ว่า (Ar) 4s1 3d5

ตัวอย่าง จงจัดเรียงอิเล็กตรอนของธาตุ คัลเซียม ( Ca ) ธาตุ Ca มีเลขอะตอม = 20

40 20 Ca : 8 , 8 , 2 , 2 20p 20n

การจัดเรียง e- ของธาตุ Ca = 2 , 8 , 8 , 2มีแผนผังการจัดเรียง e- ดังนี้Ca มีจำนวน e- ในระดับพลังงานชั้นนอกสุด = 2 ตัวจำนวนอิเล็กตรอนในระดับพลังงานชั้นนอกสุด เรียกว่า เวเลนซ์อิเล็กตรอน (Valence electron) ดังนั้น Ca มีเวเลนซ์อิเล็กตรอน = 2

ตัวอย่าง จงจัดเรียงอิเล็กตรอนของธาตุ โบรมีน ( Br ) ธาตุโบรมีน(Br) มีเลขอะตอม = 35

คาบ 2 หมู่ 2 :2, 2 4Be n = 1 n = 2

23 11 Na : 8 , 1 2 , 11p 12n

สัญลักษณ์ที่ใช้ในการจัดเรียงอิเล็กตรอนสัญลักษณ์ที่ใช้ในการจัดเรียงอิเล็กตรอน การจัดเรียงอิเล็กตรอนเขียนแทนด้วยแผนภาพออร์บิทัล เช่น ธาตุ He มี 2 อิเล็กตรอน เขียนแทนด้วยสัญลักษณ์ 1s2 อ่านว่า หนึ่งเอสสอง ช่องสี่เหลี่ยมแทนออร์บิทัล โดยแต่ละออร์บิทัลบรรจุได้ 2 อิเล็กตรอน

9 F: 7 2 , หมู่ที่ 7 คาบที่ 2 หมู่ที่ 4 คาบที่ 3 14Si : 2 , 8 , 4 หมู่ที่ 1 คาบที่ 4 19K: 2 , 8 , 8 , 1 หมู่ที่ 3 คาบที่ 5 49In : 2 , 18 , 18 , 3 8 ,

แบบทดสอบ เขียนการจัดเรียงอิเล็กตรอนสำหรับธาตุต่อไปนี้ 1. Ca เลขอะตอม 20 2. Ti เลขอะตอม 22 3. Si เลขอะตอม 14 4. Br เลขอะตอม 35 เขียนแผนผังออร์บิตอล ( orbital diagram ) สำหรับธาตุต่อไปนี้ 1. Ca เลขอะตอม 20 2. Ti เลขอะตอม 22

คำตอบ • 1. 1s22s2 2p6 3s2 3p6 4s2หรือ [Ar] 4s2 • 2. 1s22s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d2 หรือ [Ar] 4s2 3d2 • 3. 1s22s2 2p6 3s2 3p2 หรือ [Ar] 3s2 3p2 • 4. 1s22s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p5 หรือ [Ar] 4s2 3d10 4p5

คำตอบ 1. [Ar] 4s 2. [Ar] 4s 3d

การจัดเรียงอิเล็กตรอน electron configuration