Электро́нная конфигура́ция — формула расположения электронов по различным электронным оболочкам атома химического элемента или молекулы.
Электронные атомные и молекулярные орбитали
Электронная конфигурация обычно записывается для атомов в их основном состоянии. Для определения электронной конфигурации элемента существуют следующие правила:
Принцип заполнения. Согласно принципу заполнения, электроны в основном состоянии атома заполняют орбитали в последовательности повышения орбитальных энергетических уровней. Низшие по энергии орбитали всегда заполняются первыми.
Принцип запрета Паули. Согласно этому принципу, на любой орбитали может находиться не более двух электронов и то лишь в том случае, если они имеют противоположные спины (неодинаковые спиновые числа).
Правило Хунда. Согласно этому правилу, заполнение орбиталей одной подоболочки начинается одиночными электронами с параллельными (одинаковыми по знаку) спинами, и лишь после того, как одиночные электроны займут все орбитали, может происходить окончательное заполнение орбиталей парами электронов с противоположными спинами.
С точки зрения квантовой механики электронная конфигурация — это полный перечень одноэлектронных волновых функций, из которых с достаточной степенью точности можно составить полную волновую функцию атома (в приближении самосогласованного поля).
Если говорить в общем, атом, как составную систему, можно полностью описать только полной волновой функцией. Однако такое описание практически невозможно для атомов сложнее атома водорода — самого простого из всех атомов химических элементов. Удобное приближённое описание — метод самосогласованного поля. В этом методе вводится понятие о волновой функции каждого электрона. Волновая функция всей системы записывается как надлежащим образом симметризованное произведение одноэлектронных волновых функций. При вычислении волновой функции каждого электрона поле всех остальных электронов учитывается как внешний потенциал, зависящий в свою очередь от волновых функций этих остальных электронов.
В результате применения метода самосогласованного поля получается сложная система нелинейных интегродифференциальных уравнений, которая всё ещё сложна для решения. Однако уравнения самосогласованного поля имеют вращательную симметрию исходной задачи (то есть они сферически симметричны). Это позволяет полностью классифицировать одноэлектронные волновые функции, из которых составляется полная волновая функция атома.
Для начала, как в любом центрально симметричном потенциале, волновую функцию в самосогласованном поле можно охарактеризовать квантовым числом полного углового момента {\displaystyle l}l и квантовым числом проекции углового момента на какую-нибудь ось {\displaystyle m}m. Волновые функции с разными значениями {\displaystyle m}m соответствуют одному и тому же уровню энергии, т. е. вырождены. Также одному уровню энергии соответствуют состояния с разной проекцией спина электрона на какую-либо ось. Всего для данного уровня энергии {\displaystyle 2(2l+1)}2(2l+1) волновых функций. Далее, при данном значении углового момента можно перенумеровать уровни энергии. По аналогии с атомом водорода принято нумеровать уровни энергии для данного {\displaystyle l}l начиная с {\displaystyle n=l+1}n=l+1. Полный перечень квантовых чисел одноэлектронных волновых функций, из которых можно составить волновую функцию атома, и называется электронной конфигурацией. Поскольку всё вырождено по квантовому числу {\displaystyle m}m и по спину, достаточно только указывать полное количество электронов, находящихся в состоянии с данными {\displaystyle n}n, {\displaystyle l}l.
1) Дано:
n(С6H12O6) = 0,54 моль
w (прим) = 1,5%
Найти:
m (C6H13O5ОH)
1) найдем массу глюкозы:
m = n ∙ M
m (С6H12O6) = 0,54 моль ∙ 180 г\моль = 97,2 г
2) вычислим массу образовавшегося сорбита:
97,2 г х г
С6H12O6 + H2 = C6H13O5ОH
180 г 182 г
97,2 г— х г
180 г – 182 г
х = 97,2 ∙182\180 = 98,28 г
ответ: m (C6H13O5ОH) = 98,28 г
2) Дано:
m (NH2-CH2-COOH) = 30 г
w(р-раNaOH) = 10%
V (р-раNaOH) = 182 мл
ρ (р-раNaOH) = 1,1 г/мл
Найти:
m (соли)
1) найдем массу гидроксида натрия:
m (NaOH) = ρ ∙ V = 182 мл ∙ 1,1 г/мл = 200,2 г
2) вычислим массу соли:
200,2 г х г
NH2-CH2-COOH + NaOH = NH2-CH2-COONa + H2O
40 г 97 г
х = 200,2 ∙ 97 \ 40 = 485,5 г
m (NH2-CH2-COONa) = 485,5 г
3) Дано:
m р-ра(С6H5NH2) = 20 г
Br2
m р-ра(С6H5NH2) = 13,2 г
Найти: w (р-раС6H5NH2)
1) вычислим массу соли анилина которая необходима на образование 13,2 г C6H2NH2Br3:
х г 13,2 г
С6H5NH2 + 3Br2 = C6H2NH2Br3 + 3HBr
93 г 330 г
х г – 13,2 г
93 г – 330 г
х = 93 ∙ 13,2\330 = 3,72 г
2) вычислим массовую долю анилина в растворе:
w(р-ра) = m(р.в.) ∙ 100% \ m(р-ра)
w р-ра(С6H5NH2) = 3,72 г ∙ 100%\ 20 г = 18,6 г
ответ: w (р-раС6H5NH2) = 18,6 г
4) Дано:
M(волокна) = 753508
Найти:
n
n (С6H10O5) = (С5H10O5)n
M (n(С6H10O5)) = 162
n = 753508\162 = 4651.
Объяснение:
4 моль Х г
4Al + 3O2 = 2Al2O3
n=3 моль n=2 моль
М =102 г/моль
m=204 г
4 моль О2 - Х г Al2O3
3 моль О2 - 204 г Al2O3
m(Al2O3) = 4 * 204 / 2 = 408 г