MolDraw › Химические инструменты › Калькулятор электронной конфигурации

Калькулятор электронной конфигурации

Коротко: получите электронную конфигурацию любого элемента или иона в полной и сокращённой записи (с благородным газом), включая исключения вроде Cr и Cu. Бесплатно, работает в браузере и не требует установки.

Выберите элемент и при желании заряд иона, чтобы получить электронную конфигурацию основного состояния в полной и сокращённой записи, орбитальную диаграмму с ячейками, число электронов на каждом уровне и число неспаренных электронов. Известные исключения, такие как Cr, Cu, Pd и Au, учтены.

Быстрый ответ: железо (Fe, Z = 26) — 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 3d⁶ 4s² = [Ar] 3d⁶ 4s². Fe³⁺ сначала теряет электроны 4s: [Ar] 3d⁵.

Элемент (символ, название на английском или атомный номер) Заряд иона

Здесь появятся результаты.

Как пользоваться калькулятором электронной конфигурации

Введите символ элемента (Cu), название на английском (copper) или атомный номер (29).
Для иона укажите его заряд: 2 для Cu²⁺, -1 для Cl⁻.
Посмотрите сокращённую запись с благородным газом и полную конфигурацию. Орбитали перечислены в порядке уровней (3d перед 4s).
По орбитальной диаграмме посчитайте неспаренные электроны и определите, парамагнитен ли атом или ион.

Разобранные примеры

Кислород (Z = 8)

1s² 2s² 2p⁴ = [He] 2s² 2p⁴

Два неспаренных электрона 2p (правило Хунда).

Медь (Z = 29) — исключение

По принципу наименьшей энергии ожидается [Ar] 3d⁹ 4s²

На самом деле: [Ar] 3d¹⁰ 4s¹

Cu²⁺ = [Ar] 3d⁹

Ион железа(III), Fe³⁺

Fe = [Ar] 3d⁶ 4s²; удалите 2 × 4s, затем 1 × 3d

Fe³⁺ = [Ar] 3d⁵ (5 неспаренных)

Как строятся электронные конфигурации

Электроны заполняют орбитали в порядке возрастания энергии (принцип наименьшей энергии), следуя правилу Клечковского (n + l):

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

На каждой орбитали два электрона с противоположными спинами (принцип Паули), и электроны сначала по одному распределяются по орбиталям одного подуровня, а потом спариваются (правило Хунда). Ёмкости: s = 2, p = 6, d = 10, f = 14.

Исключения: Cr, Cu и другие

Около 20 элементов имеют измеренные основные состояния, отличающиеся от простого порядка, обычно потому, что наполовину или полностью заполненный подуровень d или f ниже по энергии. Наиболее известные: Cr ([Ar] 3d⁵ 4s¹), Cu ([Ar] 3d¹⁰ 4s¹), Mo, Ag, Pd ([Kr] 4d¹⁰), Pt, Au, La, Ce, Gd и некоторые актиноиды. Для них калькулятор использует экспериментальные основные состояния (NIST).

Ионы

Анионы добавляют электроны на следующую свободную орбиталь (Cl⁻ = [Ar]). Катионы переходных металлов теряют внешние s-электроны раньше d-электронов, поэтому Fe²⁺ — это [Ar] 3d⁶, а не [Ar] 3d⁴ 4s².

Изучайте закономерности с помощью интерактивной таблицы Менделеева.

Готовите учебные материалы? Рисуйте молекулы, орбитали и оборудование для слайдов в бесплатном редакторе MolDraw.

Открыть редактор MolDraw

Часто задаваемые вопросы

Что такое электронная конфигурация?

Это запись распределения электронов атома по орбиталям, например 1s2 2s2 2p4 для кислорода. Верхние индексы показывают число электронов на каждом подуровне.

Что такое запись с благородным газом?

Сокращённая запись, в которой электроны остова заменяются предшествующим благородным газом в квадратных скобках: у натрия 1s2 2s2 2p6 3s1 превращается в [Ne] 3s1.

Почему у меди 3d10 4s1, а не 3d9 4s2?

Полностью заполненный подуровень 3d особенно устойчив, поэтому один электрон 4s переходит на 3d. Хром поступает так же, чтобы получить наполовину заполненный 3d5.

Какие электроны удаляются первыми при образовании катиона?

Первыми удаляются электроны с наибольшим главным квантовым числом. У переходных металлов электроны 4s уходят раньше электронов 3d.

Как найти число валентных электронов?

Для элементов главных подгрупп посчитайте электроны на внешнем уровне (с наибольшим n). Например, [Ne] 3s2 3p5 у хлора даёт 7 валентных электронов.

Какова электронная конфигурация Fe3+?

[Ar] 3d5. Железо — [Ar] 3d6 4s2, а три удалённых электрона — это два электрона 4s и один электрон 3d.