StartKlasyChemia — Klasa 1 LO › Konfiguracja elektronowa atomów

Konfiguracja elektronowa atomów

Chemia — Klasa 1 LO — teoria, wzory, quizy i zadania do tego tematu.

Wzory 3

Kolejność zapełniania podpowłok (reguła Aufbau)
$$1s\;2s\;2p\;3s\;3p\;4s\;3d\;4p\;5s\;4d\;5p\;6s\ldots$$

Do czego służy: ustala kolejność, w jakiej elektrony zajmują podpowłoki. Decyduje o niej rosnąca energia, a nie sam numer powłoki — dlatego $4s$ jest przed $3d$.

Pomocą jest diagram „po przekątnych” (reguła Klechkowskiego): sumujemy $n+l$ i zapełniamy od najmniejszej sumy.

Maksymalna liczba elektronów na powłoce
$$N_{\max} = 2n^2$$

Do czego służy: podaje pojemność powłoki o głównej liczbie kwantowej $n$.

Wartości

  • $n=1$: $2\cdot1^2 = 2$ elektrony,
  • $n=2$: $2\cdot2^2 = 8$,
  • $n=3$: $2\cdot3^2 = 18$,
  • $n=4$: $2\cdot4^2 = 32$.
Maksymalna liczba elektronów w podpowłoce
$$N_{\text{podp.}} = 2(2l+1)$$

Do czego służy: podaje pojemność podpowłoki. Wynika z liczby orbitali $2l+1$ i pojemności orbitalu (2 e$^-$).

Wartości

  • $s$ ($l=0$): $2$ e$^-$,
  • $p$ ($l=1$): $6$,
  • $d$ ($l=2$): $10$,
  • $f$ ($l=3$): $14$.

📘Teoria 1

Konfiguracja elektronowa atomów
Konfiguracja elektronowa to zapis rozmieszczenia elektronów atomu na powłokach i podpowłokach, np. dla sodu: $1s^2\,2s^2\,2p^6\,3s^1$.

Powłoki i podpowłoki

  • Powłoka oznaczana główną liczbą kwantową $n = 1, 2, 3, \ldots$. Maksymalnie mieści $2n^2$ elektronów.
  • Podpowłoki: $s$ (mieści 2 e$^-$), $p$ (6), $d$ (10), $f$ (14).

Trzy reguły zapełniania

  • Zasada rozbudowy (Aufbau) — elektrony zajmują najpierw podpowłoki o najniższej energii, w kolejności: $1s, 2s, 2p, 3s, 3p, 4s, 3d, 4p, 5s, \ldots$ Uwaga: $4s$ zapełnia się przed $3d$.
  • Zakaz Pauliego — na jednym orbitalu mieszczą się najwyżej 2 elektrony o przeciwnych spinach.
  • Reguła Hunda — w obrębie jednej podpowłoki elektrony najpierw zajmują orbitale pojedynczo (o zgodnych spinach), a dopiero potem się parują.

Elektrony walencyjne

To elektrony z ostatniej powłoki — decydują o właściwościach chemicznych i wartościowości. Np. chlor $1s^2\,2s^2\,2p^6\,3s^2\,3p^5$ ma 7 elektronów walencyjnych. Konfigurację można skrócić rdzeniem gazu szlachetnego: $\text{[Ne]}\,3s^2\,3p^5$.

Sprawdzian poprawności: suma wykładników (liczb elektronów) musi równać się liczbie atomowej $Z$.

🧩Quizy 1

Zadania 15

Zadanie nr 1

Napisz pełną konfigurację elektronową atomu wapnia $(Z=20)$ oraz jej postać skróconą (z rdzeniem gazu szlachetnego).

Zadanie nr 2

Atom pewnego pierwiastka ma konfigurację $\text{[Ar]}\,4s^2\,3d^6$. Podaj liczbę atomową i nazwę tego pierwiastka.

Zadanie nr 3

Ile elektronów walencyjnych ma atom chloru $(Z=17)$? Zapisz jego konfigurację i wskaż elektrony walencyjne.

Zadanie nr 1.1 · Matura 2022

Z dwóch pierwiastków X i E powstają wodorki XH3 i EH3. Atomy każdego z nich mają tyle elektronów niewalencyjnych, ile wynosi liczba nukleonów w atomie izotopu $^{28}_{14}$Si (czyli $28$). Atomy pierwiastka E mają więcej elektronów niesparowanych niż atomy X. Wpisz symbole X i E, symbol bloku konfiguracyjnego oraz maksymalne stopnie utlenienia.

Zadanie nr 1.2 · Matura 2022

Napisz fragment konfiguracji elektronowej atomu E w stanie podstawowym opisujący rozmieszczenie elektronów walencyjnych na podpowłokach (schemat klatkowy) oraz numer powłoki i symbole podpowłok.

Zadanie nr 1 · Matura 2021

Dwa pierwiastki 1. i 2. należą do czwartego okresu; liczba atomowa pierwiastka 1. jest mniejsza od pierwiastka 2. Atomy obu (w stanie podstawowym) mają 4 elektrony, które mogą uczestniczyć w tworzeniu wiązań. Podaj nazwy pierwiastków oraz liczbę elektronów niesparowanych i symbol podpowłoki, do której należą.

Zadanie nr 2 · Matura 2021

Uzupełnij zapis graficzny konfiguracji elektronowej kationu bromoniowego Br+ (stan podstawowy), uwzględniając numery powłok i symbole podpowłok.

Zadanie nr 1.3 · Matura 2020

Przedstaw pełną konfigurację elektronową jonu Z2+ w stanie podstawowym (z uwzględnieniem podpowłok).

Zadanie nr 1.1 · Matura 2018

Pierwiastki X i Z leżą w czwartym okresie. X jest metalem, Z — niemetalem; w atomach obu tylko jeden elektron jest niesparowany (na ostatniej powłoce), przy czym u X leży on na innej podpowłoce niż u Z. X tworzy tlenki X2O i XO oraz jest jednym z najlepszych przewodników ciepła i prądu; Z występuje jako cząsteczki dwuatomowe. Uzupełnij tabelę (symbol, numer grupy, symbol bloku) dla X i Z.

Zadanie nr 1.2 · Matura 2018

Przedstaw konfigurację elektronową jonu X2+ (stan podstawowy) w zapisie skróconym z symbolem gazu szlachetnego.

Zadanie nr 1.1 · Matura 2017

Dwa pierwiastki X i Z leżą w czwartym okresie układu okresowego. Atom pierwiastka X ma na ostatniej powłoce sześć elektronów; atom pierwiastka Z ma łącznie na ostatniej powłoce i na podpowłoce 3d sześć elektronów. Uzupełnij tabelę — podaj symbol pierwiastka, numer grupy i symbol bloku dla X i Z.

Zadanie nr 1.2 · Matura 2017

Wybierz pierwiastek (X albo Z), którego atomy w stanie podstawowym mają większą liczbę elektronów niesparowanych, i uzupełnij zapis konfiguracji (schematy klatkowe, numery powłok i symbole podpowłok).

Zadanie nr 1.1 · Matura 2016

Pierwiastek X ma atomy, w których elektrony rozmieszczone są na czterech powłokach, a na podpowłoce 3d liczba elektronów sparowanych jest dwa razy mniejsza od liczby elektronów niesparowanych. Podaj symbol pierwiastka X oraz numer okresu, numer grupy i symbol bloku, do którego należy.

Zadanie nr 1.2 · Matura 2016

Uzupełnij konfigurację elektronową atomu X w zapisie klatkowym dla podpowłok 3d i 4s. Następnie podkreśl fragment konfiguracji, którego nie ma w jonie X2+.

Zadanie nr 1 · Matura 2015

Brom (Z=35) występuje jako mieszanina dwóch izotopów. Uzupełnij informacje o strukturze elektronowej atomu bromu i jego stopniach utlenienia.

Zacznij dziś

Zacznij naukę już dziś
— to nic nie kosztuje

Załóż bezpłatne konto i otwórz dostęp do pełnego śledzenia postępów, planów nauki i quizów. Arkusze i zadania podstawowe są dostępne bez rejestracji. Już ponad 5 000 uczniów uczy się z Matematix.

🚀 Załóż konto za darmo → 📄 Przeglądaj arkusze ✉️ Napisz do nas