Strumento 03

Calcolatore di configurazione elettronica

Scegli un elemento qualsiasi, dall’idrogeno all’oganesson, per vedere la sua configurazione elettronica fondamentale in notazione completa e del gas nobile, con un diagramma degli orbitali. Quando l’atomo reale si discosta dall’ordine dell’Aufbau, come fanno il cromo e il rame, la pagina lo segnala. Più in basso, un allenatore ti permette di esercitarti.

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Diagramma degli orbitali

Allenatore di configurazione elettronica

Riempite i sottolivelli nell'ordine corretto. La diagonale di Aufbau è mostrata accanto a voi finché non ne avrete più bisogno.

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— fate clic sui sottolivelli qui sotto —

Esempi svolti

Ossigeno (O, Z = 8)

Riempi i sottolivelli nell’ordine dell’Aufbau finché il totale progressivo raggiunge Z = 8:

  1. 1s² → 2
  2. 2s² → 4
  3. 2p⁴ → 8

Configurazione completa:

1s² 2s² 2p⁴

Notazione del gas nobile:

[He] 2s² 2p⁴

Elettroni spaiati: 2

Apri questo esempio nello strumento

Ferro (Fe, Z = 26)

Riempi i sottolivelli nell’ordine dell’Aufbau finché il totale progressivo raggiunge Z = 26:

  1. 1s² → 2
  2. 2s² → 4
  3. 2p⁶ → 10
  4. 3s² → 12
  5. 3p⁶ → 18
  6. 4s² → 20
  7. 3d⁶ → 26

Configurazione completa:

1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 4s² 3d⁶

Notazione del gas nobile:

[Ar] 3d⁶ 4s²

Elettroni spaiati: 4

Apri questo esempio nello strumento

Rame (Cu, Z = 29)

Riempi i sottolivelli nell’ordine dell’Aufbau finché il totale progressivo raggiunge Z = 29:

  1. 1s² → 2
  2. 2s² → 4
  3. 2p⁶ → 10
  4. 3s² → 12
  5. 3p⁶ → 18
  6. 4s² → 20
  7. 3d⁹ → 29

Il rame fa eccezione: l’ordine dell’Aufbau prevede [Ar] 3d⁹ 4s², ma un elettrone 4s passa nel 3d, perché un sottolivello 3d completo ha un’energia più bassa. Lo stato fondamentale è [Ar] 3d¹⁰ 4s¹.

Configurazione completa:

1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 4s¹ 3d¹⁰

Notazione del gas nobile:

[Ar] 3d¹⁰ 4s¹

Elettroni spaiati: 1

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Come funziona

Perché 4s si riempie prima di 3d?

Perché è l'energia, non il numero del guscio, a determinare l'ordine. La regola di Madelung stabilisce che i sottolivelli si riempiono in ordine crescente di n + l: 4s ha n+l = 4, mentre 3d ha n+l = 5, quindi prevale 4s. Una volta che gli elettroni si trovano effettivamente nell'atomo, il quadro si inverte — in un metallo di transizione neutro 3d si trova sotto 4s, perciò ioni come Fe²⁺ perdono prima gli elettroni 4s, non quelli 3d. Cromo e Rame infrangono completamente lo schema, scegliendo un sottoguscio d semipieno o pieno invece di un sottoguscio s pieno.

Da dove vengono le configurazioni

La configurazione mostrata per ogni elemento è lo stato fondamentale riportato nei dati di riferimento del sito, non una stima calcolata, quindi le eccezioni note compaiono come sono davvero. La previsione dell’Aufbau è calcolata a parte con la regola n + l e mostrata accanto quando le due differiscono. Il diagramma degli orbitali riempie ogni sottolivello secondo la regola di Hund: ogni orbitale riceve un elettrone prima che uno qualsiasi ne riceva un secondo.

Limiti

  • Descrive atomi neutri nello stato fondamentale, non ioni né stati eccitati.
  • Dal rutherfordio (elemento 104) in poi le configurazioni sono previsioni teoriche, perché sono stati prodotti troppo pochi atomi per misurarle.
  • L’allenatore propone elementi fino allo stronzio (elemento 38), dove l’ordine di riempimento è quello che si insegna di solito.