Elektronová konfigurace 2

Výpočet konfigurace d-prvků.

Pojďme si odvodit
elektronovou konfiguraci niklu.

Má 28 elektronů.

Jenom potřebujeme zjistit,
do kterých slupek a orbitalů patří.

28 elektronů.

K popisu si musíme vzpomenout na
jednotlivé bloky, toto je tzv. s-blok.

Mysleme na to, že helium vlastně patří sem

když mluvíme o orbitalech v s-bloku.

Toto je d-blok.

Toto je p-blok.

Můžeme začít popisovat
konfiguraci od nejnižší energie.

Můžeme jít od začátku i od konce.

Jestliže budeme postupovat od začátku,

nejprve umístíme první dva elektrony
do orbitalu 1s.

Tedy chceme-li
elektronovou konfiguraci niklu,

zaplníme 1s prvními dvěma elektrony.

Pak jdeme na orbital 2s.

Pamatujete, tento malý horní index "2"
jenom znamená,

že vkládáme dva elektrony
do této podslupky neboli orbitalu.

Udělám každou slupku jinou barvou.

Takže 2s2.

Potom vyplníme 2p orbital šesti elektrony.
...stejně jako je sloupců v p-bloku...

Takže 2p6.

Zatím jsme tedy umístili 10 elektronů.

Nakonfigurovali už jsme jich 10.

Teď jsme ve třetí slupce.

Takže teď jdeme do 3s orbitalu.

Jedná se nám o nikl, takže jdeme i do 3s.

Pak vyplníme i p-orbital ve třetí slupce.

Takže 3p6.

Jsme ve třetí periodě, takže tohle je 3p6, přímo tady.

Je jich tu šest.

A potom jdeme do čtvrté slupky.

Udělám to žlutou.

Takže zase, vyplníme 4s.

A nyní jsme v d-bloku.

A tak vyplníme jedna, dvě,
tři, čtyři, pět, šest,

sedm, osm v tomto d-bloku.

Takže to bude d8.

A vzpomeňte si, nebude to 4d8.

Budeme zpětně vyplňovat třetí slupku.

Takže to bude 3d8.

Toto je tedy způsob, kdy zaplňujeme
orbitaly od nejnižšího

po nejvyšší energetický stav.

Ale všimněte si, že elektrony
v nejvyšším energetickém stavu,

tyto, které jsme vyplnili nakonec,

jsme umístili do třetí slupky.

Tedy, když zaplňujete d-blok,

odečtěte od čísla periody
jedničku.

My jsme byli ve čtvrté
periodě periodické tabulky,

ale odečetli jsme jedna, je to tak?

To je 4 mínus 1.

Tohle je tedy
elektronová konfigurace niklu.

Pokud by nás zajímaly
pouze valenční elektrony,

tedy elektrony v nejvyšší slupce,

dívali bychom se na tyto.

Tohle jsou ty elektrony,
které budou reagovat,

ačkoliv tyto jsou
ve vyšším energetickém stavu.

A tyto reagují protože jsou nejdále.

Nebo přinejmenším,
tak já si to představuji,

že mají vyšší pravděpodobnost,
že budou dál od jádra než než tyhle.

A nyní, další způsob,
jak získat elektronovou konfiguraci niklu.

Tento způsob je probírán
občas na přednáškách.

Já mám tedy rád ten,
co jsme si ukázali.

Nutí vás to koukat do tabulky
a zvykáte si na její používání,

což je důležité
pro získání povědomí o tom,

jak spolu navzájem prvky reagují.

Stačí si říct, OK, nikl má 28 elektronů,
jestliže je neutrální.

Je to stejné číslo jako počet protonů,
které označuje atomové číslo.

28 nám říká, kolik protonů zde je.

Tohle je počet protonů.

Předpokládáme, že je neutrální.

Takže má stejný počet elektronů.

Takhle tomu nebude pokaždé.

Ale při tvorbě těchto konfigurací chceme,

aby tomu tak bylo.

Tedy nikl má atomové číslo 28.

Jeho elektronovou konfiguraci můžeme
udělat i takto.

Můžeme si napsat energetické slupky.

Takže jedna, dva, tři, čtyři.

A pak si nahoru napíšeme s, p, d.

Teď se nedostaneme až do f.

Ale mohli bychom si
sem napsat "f" a "g" a pokračovat.

Nyní budeme
postupně zaplňovat tabulku.

Nejdřív tento, pak tento, tenhle a ten...

Nakreslím to.

Toto jsou slupky, které existují,
neboli periody.

Teď to nekreslím v pořadí,
ve kterém je zaplníme.

To je jenom, že existují.
Takže tady je 3d podslupka.

Neexistuje 3f podslupka,
zato 4f ano.

Ještě tu nakreslím kolonky,
aby to bylo přehlednější.

Jednotlivé orbitaly budeme zaplňovat
po takovýchto diagonálách.

Takže první zaplníte s-slupku takto,
potom druhou diagonálu a stejně i další..

Potřebujete jen vědět, kolik elektronů se
vejde do jednotlivých druhů orbitalů.

Tedy 2 do s, 6 do p a 10 do d.

Pokud bychom chtěli popisovat prvek
z f-bloku,

vypočítáme si, kolik je prvků v tomto
bloku, potom víme, kolik se tam vejde.

Takže to vyplníte takhle.

Pro nikl, 28 elektronů.

Takže první vyplníme tento.

Takže je to 1s2.

Nic jako 1p neexistuje,
takže potom jdu do 2s2.

Udělám to jinou barvou.

Takže jdu přímo sem, 2s2.

To je tohle právě tady.

Potom jdu nahoru k téhle úhlopříčce
a jdu zpátky dolů.

Vidím tady 2p6.

Průběžně kontrolujte, kolik elektronů
jsme již umístili.

Takže jsme nyní na 10.

Takže tenhle orbital už také máme.

Potom nám šipka řekne, abychom šli
sem dolů, takže teď děláme

třetí energetickou slupku.

Takže 3s2.

A kam půjdeme potom.

3s2.

Potom sledujeme šipku.

Začínáme tady, nejdřív tam nic není,
ale pak už ano.

Takže jdeme do 3p6.

A potom jako další vyplníme 4s2.

Takže potom jdeme do 4s2.

A co vyplníme hned potom?

Musíme se vrátit nahoru.

Jdeme sem a potom vyplníme 3d.

A kolik elektronů nám ještě zbývá vyplnit?

Těmi zbylými vyplníme právě tento orbital.

A kolik jsme jich už umístili?

2 plus 2 je 4.

4 plus 6 je 10.

10 plus dva je 12.

18.

20.

Zatím jsme použili 20, zbývá
nám vyplnit ještě dalších 8 elektronů

Do d-podslupky se jich 8 vejde,
takže máme 3d8.

Při porovnání s předchozím zjistíme,
že jsme získali to samé.

Osobně mám radši ten první způsob,
protože se musíte dívat do tabulky.

A tím získáte přehled o tom,
kde jsou jednotlivé prvky.

A taky si nemusíte počítat, kolik
elektronů jste již obsadili a kolik zbývá.

Tady si musíte říct, použil jsem dva,
pak další dva.

A musíte si kreslit tento diagram.

Zde vám stačí jen
periodická tabulka.

Hodně důležité je, že můžete
pracovat i pozpátku.

Tady do toho můžete hledět
sebevíc a stejně neuvidíte,

že naše elektrony s nejvyšší energií
budou v 3d8

a slupka s nejvyšší energií bude 4s2.

Neexistuje způsob, jak bychom to zjistili,
pokud si neprojdeme celý proces.

Ale jakmile použijete tento postup,
můžete okamžitě mnoho vidět.

Třeba pokud bych chtěl
prvek se značkou Zr.

Tedy zirkonium.

Mohl bych projít si projít
celé tohle cvičení ve vyplňování

celé elektronové konfigurace.

Ale obvykle jsou pro
nás nejdůležitější elektrony

s nejvyšší energií
neboli v nejvyšší slupce.

Vidíme, že chceme zaplnit 2 d elektrony

a vzpomeneme si, že u d-orbitalu
musíme odečítat jedničku.

Takže to je 4d2.

Protože tohle je perioda je pět.

Tak řeknete, 4d2.

A potom ještě před to vyplníme
s-elektrony

A potom můžeme pokračovat pozpátku.

A vyplnili bychom 4p6.

A dál, předtím než jsme vyplnili 4p6,
máme tu 10 elektronů v d-orbitalu.

Nezapomeneme na specialitu
d-orbitalu.

Je to ve čtvrté periodě, ale odečtete
od toho jedna, takže je to 3d10.

A pak jste měli 4s2.

Tohle začíná být chaos.

Takže máte 4d2.

To jsou tady ty dva.

Pak máte 5s2.

Pak jsme měli 4p6.

To je tady.

Pak jsme měli 3d10.

Pamatujte si, 4 mínus 1, takže 3d10.

A pak jste měli 4s2.

A jenom takhle pokračujete pozpátku.

Na opačném postupu
ale okamžitě vidíte,

jaké elektrony jsou
ve slupce s nejvyšší energií.

V našem případě je to tato pětka,
co označuje nejvyšší slupku.

A tyto dva elektrony, které jsem sem
doplnil jsou elektrony

v nejvyšší energetické slupce.

Nejsou to elektrony s nejvyšší energií.

Je u nich ale největší pravděpodobnost,
že se nacházejí nejdál od jádra.

Takže tyto jsou právě ty budou reagovat.

A proto jsou to ty, které jsou většinou
důležité z chemického hlediska.

A ještě k tomu poznámka,
a toto nebývá moc vysvětlované.

Rádi si představujeme,
že elektrony zaplňují tyto nádoby

a zůstávají v nich.

Ale jakmile jednou zaplníte atom
elektrony,

nebudou tu jen tak vychovaně postávat.

Všechny poskakují skrz orbitaly
a míchají se dohromady,

a dělají mnoho divných,
nepředvídatelných věcí.

Ale tento způsob nám
umožňuje mít alespoň trochu ponětí o tom,

co se děje v atomu.

Většinou budou mít sklony k tomu
reagovat nebo se chovat způsoby,

které svým způsobem
odpovídají samotným orbitalům.

Každopádně, hlavním cílem
je vás opravdu jenom naučit,

jak se dělá elektronová konfigurace.

Je to užitečné
pro pozdější pochopení toho,

jak na sebe budou věci navzájem působit.

A obzvlášť užitečné je vědět,
které elektrony jsou

v té nejsvrchnější (valenční) slupce.