Tip:
Highlight text to annotate it
X
Jak na razie nauczyliśmy się trochę o określaniu
konfiguracji elektronowych.
Zobaczmy, czy potrafimy użyć tych informacji do grupowania pierwiastków
w układzie okresowym i później spróbujemy się domyśleć jak mogą się zachowywać
w reakcji z innymi pierwiastkami.
Więc teraz, przez odrobinę praktyki, spróbujmy dojść do tego
jaka jest konfiguracja elektronowa kilku pierwiastków.
Więc lit, o tutaj.
Jak to wygląda?
Konfiguracja elektronowa litu.
Na pierwszej powłoce jest 1s2.
Dwa elektrony.
A później mamy 2s1.
Czasami, żeby było szybciej zapisać,
możemy sobie wyobrazić konfigurację elektronową litu jako
taką samą rzecz jak konfiguracja elektronowa helu -
konfiguracja elektronowa litu jest taka sama jak helu, należy tylko do niej dodać 2s1.
To może być również zapisane jako -
zróbmy to w jasno niebieskim kolorze - hel, 2s1.
Co zasadniczo znaczy, że konfiguracja elektronowa litu
jest dokładnie taka jaką napisalibyśmy dla helu,
a później
dopisali 2s1.
Możecie tak zrobić kilka razy.
Powiedzmy, że chcemy napisać
konfigurację elektronową dla żelaza.
Zamiast przechodzić przez to od początku, wiemy już, że
to jest 1s2, a potem 2s2 i 2p6.
Zamiast robić to wszystko od początku możecie po prostu powiedzieć ok,
żelazo ma taką samą konfigurację elektronową.
Możemy powiedzieć, że konfiguracja elektronowa żelaza
jest taka sama jak argonu.
Więc zapiszmy symbol argonu w nawiasach kwadratowych.
I później dopiszmy 4s2.
A później mamy jeden, dwa, trzy, cztery, pięć, sześć,
więc jest to d6.
I nauczyliśmy się, że kiedy jesteśmy na podpowłoce d,
lub gdy jesteśmy w bloku d układu okresowego pierwiastków
wtedy w zasadzie wypełniamy z powrotem poprzednią powłokę.
Więc gdy jesteśmy w czwartym okresie, w bloku d,
wypełniamy trzecią powłokę.
Więc jest to 3d6.
Ktoś mógłby zadać bardzo interesujące pytanie:
dlaczego tak się dzieje?
Dlaczego wypełnianie powłok się zwyczajnie nie kontynuuje?
Dlaczego nie jest wypełniana powłoka 4d ?
Ja myślę o tym tak (to tylko intuicja,
i to co dzieje się na poziomie atomów, w rzeczywistości
na pewnym poziomie staje się nieintuicyjne), ale sposób w jaki o tym myślę,
jest taki jakby atom rósł większy i większy i jest tam więcej
przestrzeni pomiędzy poprzednimi orbitalami.
Na przykład, ja tak to sobie wyobrażam.
Jeśli moja pierwsza powłoka wygląda tak.
Powiedzmy, że orbital s wygląda tak.
I później, po prostu powiedzmy, że p
wygląda jak coś takiego.
To może być druga powłoka.
P wygląda jakoś tak.
A później następne miejsce, w którym elektron mógłby
chcieć być na trzeciej powłoce, prawda?
Więc trzecia powłoka będzie wyglądać jakoś tak.
A potem wypełniamy powłokę 3p.
To po prostu intuicja.
Elektron nie wyglądałby dokładnie w ten sposób.
Może powłoka 3p wygląda jak to.
Wygląda jak coś takiego.
A później jak coś takiego.
A później jesteśmy na czwartej powłoce.
Więc robimy czwartą powłokę.
Podpowłoka s może wyglądać tak.
A później, zamiast od razu zaczynać następną
powłokę p, jesteśmy w bloku d teraz.
Więc to jest (pozwólcie, że zrobię podpisy)
To jest 3s.
To jest 3p.
To jest 2p.
To jest 2s.
A 1s jest w środku 2s.
Ale nie musicie się o to za bardzo martwić.
Według mojej intuicji orbital d jest zapełniany,
ponieważ gdy teraz atom robi się większy i większy,
mamy te przerwy pomiędzy poprzednimi orbitalami.
Więc teraz, po zapełnieniu podpowłoki 4s, lub orbitalu 4s
(więc mamy teraz 4s tutaj), cofamy się i wypełniamy
orbital 3d.
Więc cofamy się i zapełniamy
te przestrzenie, o tutaj.
To jest niższy stan energetyczny niż ten.
Upchnięcie elektronu na powłoce 3d
zajmuje więcej energii.
Ale jeśli już to zrobimy, to jesteśmy gotowi, żeby przejść
do powłoki 4p, która może wyglądać tak.
Tak więc elektron wolałby iść na następną powłokę, (czyli 4)
niż zapełniać z powrotem powłokę 3d.
Ale kiedy elektron zapełni czwartą powłokę, to zapełnia
te przestrzenie pomiędzy.
I gdy atom robi się większy i większy,
jest więcej i więcej przestrzeni pomiędzy.
W końcu, gdy atom zrobi się wystarczająco duży,
stworzy się przestrzeń pomiędzy orbitalami d,
i to właśnie jest miejsce, w które
pójdą orbitale f.
To intuicyjne, ale działa.
Oczywiście, kiedy mówimy o skali atomów,
to jest najlepsze co mogę zrobić.
Ale dość jasne.
To nie jest to co chcę zrobić tutaj, ale to było dobre pytanie,
czemu cofamy się i zapełniamy trzecią powłokę,
kiedy jesteśmy w czwartym okresie?
Wystarczająco jasne.
To jest prosty sposób, żeby zapisać konfigurację elektronową żelaza.
Powodem, dla którego to robię jest odkrycie
jak dużo elektronów mamy na najbardziej oddalonej powłoce (walencyjnej).
W przypadku litu, mamy jeden elektron na
powłoce walencyjnej, prawda?
To jest twoja powłoka walencyjna, o tutaj.
Mamy jeden elektron.
I możecie zrobić tak samo, o tutaj.
W przypadku żelaza, jak dużo elektronów
jest na powłoce walencyjnej?
Pamiętajcie, że powłoka walencyjna to okres, w którym się znajdujecie.
To jest powłoka walencyjna.
Te elektrony mają najwyższą energię, ale więcej energii
zajmuje zapełnienie z powrotem powłoki o niższej energii,
tak jest, ponieważ te elektrony na zewnętrznej powłoce
(czwartej), są tymi, które będą
reagować z innymi.
Ile ich jest?
Są dwa.
I to jest ważna rzecz.
Są dwa tutaj.
I są dwa, tu na zewnętrznej powłoce.
I właściwie, będą dwa, dla każdego pierwiastka
z bloku d. (zaznaczonego tutaj na różowo)
Co się stanie, dla każdego pierwiastka z bloku d?
Obojętnie w jakim jesteśmy okresie.
Powiedzmy, że jesteśmy w okresie piątym.
Dobra?
Będzie 5s1.
5s2.
I teraz musimy się cofnąć
i wypełnić powłokę 4d.
Prawda?
Ale w zależności od tego, ile elektronów mamy na
zewnętrznej powłoce, w tym przypadku piątej,
będziemy mieć dwa elektrony.
Wszystkie te pierwiastki będą mieć dwa elektrony na swojej
powłoce walencyjnej.
W tym przypadku, elektrony walencyjne będą
na 4s2, prawda?
Ponieważ później cofamy się i zapełniamy powłokę 3d, ale
walencyjne pozostają elektrony na 4s2.
Więc ten pierwiastek też ma dwa elektrony
na powłoce walencyjnej.
Jak wiele ma ta grupa?
Właśnie użyłem słowa, ale nie wiem czy zdefiniowałem je wcześniej,
ale grupy to te kolumny w układzie okresowym.
I jak możecie zauważyć, one wszystkie mają wzory.
Wszystkie pierwiastki w pierwszej grupie mają jeden elektron
na powłoce walencyjnej.
Jeśli mi nie wierzycie, spójrzcie na wodór.
Konfiguracja elektronowa wodoru to 1s1.
Powłoką walencyjną jest 1s.
I tam jest jeden elektron.
Prawda?
I to jest prawdziwe dla nich wszystkich.
Wszystkie te pierwiastki mają dwa elektrony
na powłoce walencyjnej.
Te pierwiastki mają te same dwa elektrony.
Możemy to zobaczyć w ten sposób, w powłoce walencyjnej,
ale potem się cofają i z powrotem wypełniają powłokę d.
Ale w powłoce walencyjnej
mają tylko dwa elektrony.
Potem kiedy już wypełnimy blok d, albo go
z powortem wypełnimy jak w przypadku czwartego okresu
wypełniamy trzeci suborbital.
Potem znowu wracamy do wypełniania czwartej powłoki.
Teraz blok p, prawda?
Więc ten będzie miał 3 elektrony
w zewnętrzym orbitalu.
Albo moglibyście powiedzieć 3 elektrony walencyjne.
Mamy tu 4,5,6,7 i 8.
Zróbmy jeszcze jeden, tak na wszelki wypadek gdybyście mi nie wierzyli.
Jaka jest konfiguracja elektronowa dla Sn.
To jest cyna?
Nawet nie jestem pewien.
Ale powiedzmy Sn.
Jaka jest konfiguracja elektronowa?
Będzie ona miała taką samą
konfigurację elektronową jak krypton.
Tak ten pierwiastek to krypton.
Jest taki pierwiastek.
Więc będzie miała taką samą
konfigurację elektronową jak krypton.
Więc mógłbym wywnioskować konfigurację elektronową kryptonu
idąc przez cały układ okresowy,
ale to jest szybszy sposób na zrobienie tego.
Taka sama jak krypton, i ma 5s2.
I wtedy się wraca i wypełnia blok d.
Więc tutaj mamy 10.
Więc 4d10.
A wtedy zaczyna wypełniać blok p
w piątej powłoce.
Więc 5p2.
Więc ile cyna ma elektronów walencyjnych?
Elektronów walencyjnych
albo elektronów w zewnętrznej powłoce?
Cóż, co jest tą zewnętrzną powłoką?
To jest piąta powłoka.
Więc te i te.
Te elektrony mają wyższy stan energii.
Potrzeba trochę więcej energii aby wcisnąć je
do poprzedniej powłoki niż do wciśnięcia ich
na te orbitale s.
Ale jeśli mówimy o elektronach, które zareagują,
i dlatego podkreślam te, to są elektrony,
które będą reagowały z innymi atomami.
Albo czasami z innymi elektronami.
To ma 4 zewnętrzne elektrony.
I widzimy to tutaj.
4 zewnętrzne elektrony.
A ponieważ zewnętrzne elektrony, przez większość czasu,
są tymi, którymi będziemy się zajmować,
moglibyście powiedzieć, że jest zapis, gdzie
rysujemy tylko zewnętrzne elektrony, wlanecyjne.
Więc powiedzmy dla wodoru moglibyśmy to zapisać w ten sposób.
Gdzie rysujemy tylko zewnętrzne, walencyjne elektrony.
Elektrony walencyjne są po prostu zewnętrznymi elektronami.
Moglibyście to zapisać w ten sposób.
Moglibyście to zapisać w ten sposób.
Ale to mówi, hej, mam tylko
jeden zewnętrzny elektron dla wodoru.
Gdybym chciał narysować to dla żelaza?
Żelazo, tutaj?
Jakbym to zrobił?
Mam dwa elektrony w zewnętrznej powłoce,
więc tak mógłbym narysować żelazo.
A elektrony mają tendencję do występowania parami.
Więc jeśli mam, powiedzmy, że chciałbym pokazać przykład,
jeśli to jest Sn, to jest selen.
Pozwólcie, że zrobię węgiel.
Węgiel, mam 4 elektrony w powłoce zewnętrznej.
Więc węgiel narysowałbym w ten sposób.
Albo gdybym nie chciał ich połączyć w pary, teoretycznie
mógłbym zapisać to w ten sposób.
A teraz są gotowe na reakcje z innymi rzeczami.
Teraz co mi to mówi o, no wiecie, ten tutaj
ma jeden elektron w powłoce zewnętrznej.
Te niebieskie, te gazy szlachetne-- i porozmawiamy o nich
za chwilę-- mają 8 elektronów
w powłoce zewnętrznej.
Jak to mi pomaga, kiedy próbuję dowiedzieć się
jak te rzeczy reagują?
Cóż, okazuje się, że wszystkie atomy
będą miały 8 elektronów w powłoce zewnętrznej.
I ta cyfra jest ważna.
8
Będą miały 8 elektronów
w powłoce zewnętrznej.
Jest to najbardziej stabilna konfiguracja dla atomów.
Albo mogłibyście powiedzieć, do pewnego stopnia
lepszy stan energetyczny dla atomu.
I czemu jest to cyfra 8?
Cóż, *** tym trzeba pomyśleć.
Jest to kolejna fundamentalna cyfra
która pojawia się w naturze.
I myślałem trochę *** tym.
To musi mieć coś wspólnego z atomami w powłoce zewnętrznej,
kiedy mamy 8, dobrze wtedy współgrają.
I nie wchodzą sobie w drogę.
Albo nie odpychają się od siebie.
Nie znam na to odpowiedzi.
I szczerze, jeśli ktoś potrafiłby odpowiedzieć na pytanie
czemu jest ich 8, zrobiłby niezłą karierę
w fizyce albo chemii.
Ale przez eksperymenty, ustalono,
że atomy mają 8 elektronów
w zewnętrznej powłoce.
Więc mamy pytanie, jeśli zajmujemy się czymś takim jak,
powiedzmy, że zajmujemy się potasem.
Racja?
Postas ma jeden elektron w powłoce zewnętrznej.
Powiedzmy, że mamy coś takiego jak chlor,
który ma 7 elektronów w powłoce zewnętrznej.
Co się stanie jeśli położymy
potas blisko chloru?
Co się stanie?
Jaki jest najłatwiejszy sposób dla chloru
na zdobycie 8 elektronów?
Cóż, ma on 7 w powłoce zewnętrznej.
Jaki jest najprostszy sposób?
Będzie chciał mieć ten elektron bardzo, bardzo mocno.
I jaki jest najłatwiejszy sposób dla potasu na
posiadanie 8 elektronów w powłoce zewnętrznej?
Cóż, jeśli stracił ten jeden elektron,
to będzie miał 8 elektronów w powłoce zewnętrznej, prawda?
Zewnętrzna powłoka nie będzie już czwartą powłoką.
To będzie trzecia powłoka.
Ale będzie miał 8 elektronów w trzeciej powłoce.
Jego konfiguracja będzie wyglądała tak jak argonu
jeśli straci ten jeden elektron.
Więc to będzie najbardziej stabilny stan.
Więc jeśli położymy sód blisko chloru
co się stanie?
Ten elektron wyskoczy z sodu
i w ten sposób sód będzie miał 8 elektronów w powłoce zewnętrznej
albo będzie miał konfigurację elektronową taką jak argon.
A ten elektron przeskoczy do chloru
i chlor będzie miał 8 elektronów w powłoce zewnętrznej
i również będzie miał
konfigurację elektronową jak argon.
A więc, jak możecie sobie wyobrazić, ta grupa tutaj,
nazwana jest metalami alkalicznymi.
I w następnym filmiku prawdopodobnie pomówimy o tym
dlaczego nazwane są metalami.
Ta grupa tutaj, metale alkaliczne.
I wykluczają wodór,
i pomówimy o tym.
Te naprawdę chcą oddawać swoje elektrony.
I z tego powodu, silnie reagują
zwłaszcza jeśli położymy je blisko
tych pierwiastków, tych żółtych pierwiastków tutaj,
które są nazwane halogenami.
Te naprawdę chcą odbierać elektrony
od innych pierwiastków, ponieważ potrzebują jednego aby dobić do ośmiu.
Te chcą oddawać elektrony, ponieważ
potrzebują oddać jeden aby dobić do ośmiu.
I powodem dla którego wodór nie jest wliczony
jest to, że on nie chce oddawać elektronu
tak bardzo jak te pierwiastki.
Ta zasada, że powłoka zewnętrzna chce dobić do ośmiu
sprawdza się dla wszystkiego
opróc wodoru i helu.
Wodór i hel, dlatego, że mają jedną powłokę
są szczęśliwe z tego powodu, że mają tylko 2 elektrony.
I oczywiście wodór mógłby stracić elektron,
ale mógłby równie dobrze dostać elektron i być z tego powodu zadowolony
ponieważ miałby pełną pierwszą powłokę.
Ale te pozostałe, te metale alkaliczne,
one bardzo chcą oddać elektrony.
Kiedy ludzie na chemii mówią o naturze metalicznej
to mówią o tym jak bardzo coś
chce oddać elektrony.
Skończył mi się czas.
W następnym filmiku będziemy kontynuować
omawianie układu okresowego
i innych trendów, które możemy ustalić.