Az elektronkonfiguráció felírása az emelt szintű érettségi egyik biztos pontja: megtanulható, gyakorolható, és ha egyszer megy, mindig hoz pontot. A nehézséget általában a feltöltődési sorrend és a néhány kivétel okozza.
Mit kell tudni erről a témakörről az emelt szintű érettségin?
- Aufbau-elv: az elektronok mindig a legalacsonyabb energiájú szabad orbitálra épülnek be.
- Feltöltődési sorrend: 1s, 2s, 2p, 3s, 3p, 4s, 3d, 4p, 5s, 4d, 5p, 6s, 4f, 5d, 6p.
- Pauli-elv: egy orbitálon legfeljebb két elektron lehet, és azoknak ellentétes spinűeknek kell lenniük.
- Hund-szabály: az azonos energiájú orbitálokra először egyesével épülnek be az elektronok, azonos spinnel, és csak utána párosodnak.
- A 4s alhéj energiája alacsonyabb, mint a 3d-é, ezért előbb töltődik — de ionizációkor a 4s elektronok távoznak először.
- Kivételek: a króm (3d⁵4s¹) és a réz (3d¹⁰4s¹) esetében a félig, illetve teljesen betöltött d-alhéj stabilitása miatt átrendeződés történik.
Kidolgozott mintafeladat
Írjuk fel a vas (Fe, rendszám 26) elektronkonfigurációját, majd a Fe²⁺ ionét!
Megoldás
- 1A vasnak 26 elektronja van; töltsük fel a sorrend szerint.
- 21s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 4s² 3d⁶ — összesen 2+2+6+2+6+2+6 = 26 elektron.
- 3Rövidítve: [Ar] 3d⁶ 4s².
- 4A Fe²⁺ ion képződésekor két elektron távozik. Fontos: nem a 3d-ről, hanem a külső 4s alhéjról.
Fe: [Ar] 3d⁶ 4s², a Fe²⁺ ion pedig [Ar] 3d⁶.
Tipikus hibák, amiket érdemes elkerülni
- Ionképzéskor a 3d alhéjról vesznek el elektront a 4s helyett — ez a leggyakoribb hiba az átmenetifémeknél.
- A feltöltődési sorrendben a 4s-t a 3d után írják, mert a héjsorszám szerint haladnak.
- A króm és a réz kivételét nem ismerik, és szabályosan töltik fel őket.
Nézd meg a teljes videóleckét ebből a témakörből
Czirók Ede kb. 40 perces videójában lépésről lépésre, több kidolgozott feladaton keresztül vezeti végig a témakört. Regisztráció után egy perces előnézetet ingyen megnézhetsz.
Gyakori kérdések
Miért töltődik előbb a 4s alhéj, mint a 3d?
Mert a 4s alhéj energiája a feltöltődés pillanatában alacsonyabb, mint a 3d-é. Az energiasorrend nem egyszerűen a héjsorszámot követi, mert az alhéjak energiaszintjei átfedik egymást. Ionizációkor viszont már a 4s elektronok a külsőbbek, ezért azok távoznak először.
Mi a Hund-szabály?
Az azonos energiájú (degenerált) orbitálokra az elektronok először egyesével, azonos spinnel épülnek be, és csak akkor kezdenek párt alkotni, amikor már mindegyik orbitálon van egy elektron. Ennek oka az elektronok közötti taszítás: az egyedül ülő elektronok elrendeződése energetikailag kedvezőbb.