PPT_T2_hfst3 _elektronenconfiguratie 2024 werkdocument finaal (1) PDF

Thema 02 ATOOMBOUW HOOFDSTUK 3 : DE ELEKTRONENCONFIGURATIE MET ORBITALEN P81-96 1  Leerdoelen Je leert nu: -De elektronenconfiguratie van elementen uit de a-groepen en de b-groepen schrijven: de opvullingsvolgorde van de orbitalen en inversie -Het ver...

Thema 02 ATOOMBOUW HOOFDSTUK 3 : DE ELEKTRONENCONFIGURATIE MET ORBITALEN P81-96 1  Leerdoelen Je leert nu: -De elektronenconfiguratie van elementen uit de a-groepen en de b-groepen schrijven: de opvullingsvolgorde van de orbitalen en inversie -Het verband tussen die elektronenconfiguraties en de opbouw van het periodiek systeem beschrijven: de blokken in het PSE -Elektronenconfiguraties met pijltjes schrijven en de regel van Hund en het uitsluitingsprincipe van Pauli toepassen 2 ERZICHT HOOFDSTUK 3: De elektronenconfiguratie met orbitalen. 1.Het uitsluitingsprincipe van Pauli 2.Opvullingsvolgorde van orbitalen 3.Elektronenconfiguratie met spinaanduiding = het hokjesmodel 4.De regel van Hund 5.Inversies en stabiele elektronenconfiguraties 3  De elektronenconfiguratie: Elektronenconfiguratie = vertaling van het atoommodel in een symbolische voorstelling van de verdeling van de elektronen over de schillen de subniveaus de magnetische niveaus  3 voorstellingswijzen :  De exponentiële notatie  11 Na : 1s2 2s2 2p6 3s1  De boxnotatie of hokjesvoorstelling 11 Na        De verkorte elektronenconfiguratie  11 Na : [Ne] 3s1 boek p 81 4  De elektronenconfiguratie: Het uitsluitingsprincipe van Pauli  Aanvulling kwantumgetallen : In eenzelfde atoom kunnen geen twee dezelfde elektronen gevonden worden => binnen eenzelfde atoom bezit elk elektron een verschillend energieniveau  In eenzelfde atoom verschilt elk elektron van een ander elektron door minstens één van zijn kwantumgetallen: hoofdniveau, subniveau, magnetisch niveau (orbitaal) of spin boek p 81 5  De elektronenconfiguratie: Het uitsluitingsprincipe van Pauli Gevolg Maximaal 2 elektronen in één orbitaal 2 elektronen in eenzelfde orbitaal hebben steeds een verschillende spintoestand; ze vormen een doublet of gepaarde elektronen Op elk energieniveau is er een beperkt aantal elektronen boek p 81 6 ERZICHT HOOFDSTUK 3: De elektronenconfiguratie met orbitalen. 1.Het uitsluitingsprincipe van Pauli 2.Opvullingsvolgorde van orbitalen 3.Elektronenconfiguratie met spinaanduiding = het hokjesmodel 4.De regel van Hund 5.Inversies en stabiele elektronenconfiguraties 7  De elektronenconfiguratie: Opvullingsvolgorde (exponentiële notatie) Basisregels e- in grondtoestand krijgen steeds het laagst mogelijk energieniveau Binnen zelfde hoofdniveau : eerst opvulling van orbitalen met lagere energie-inhoud, dan pas aanvulling van orbitalen met hogere energie-inhoud Eerst s-orbitaal->p-orbitaal->d-orbitaal->p-orbitaal Notatie Noteer de symbolen van bezette orbitalen volgens toenemende energie (s, p, d, f) Het cijfer duidt het hoofdenergieniveau aan De exponent geeft aan hoeveel elektronen zich in dit orbitaal bevinden boek p 82 −86 8  De elektronenconfiguratie: Opvullingsvolgorde Notatie Noteer de symbolen van bezette orbitalen volgens toenemende energie (s, p, d, f) Het cijfer duidt het hoofdenergieniveau aan De exponent geeft aan hoeveel elektronen zich in dit orbitaal bevinden Voorbeeld : Magnesium Mg heeft Z Mg bezit dus 12 atoomnummer =12 elektronen Orbitalen opvullen volgens stijgend energieniveau: 1s 2e 2s 2e Exponentiële voorstelling 2p 6e elektronenconfiguratie: 12Mg :1s 2s 2p 3s 2 2 6 2 3s 2e boek p 82 −86 9  De elektronenconfiguratie: Opvullingsvolgorde Maar vanaf hoofdniveau 3 overlappen de energieniveaus van subniveaus met verschillend hoofdkwantumgetal elkaar Energie Rangschikking van de schillen (links) en van de subniveaus (rechts) tot en met schilnummer 4 volgens energie-inhoud. boek p 81 −86 10  De elektronenconfiguratie: Opvullingsvolgorde Dus maken we gebruik van een geheugensteuntje om volgorde te onthouden de referentiediagonaal Hieruit kan de volgorde van opvullen van de subniveaus worden afgeleid:1s  2s  2p  3s  3p  4s  3d  4p  5s  4d  5p  6s  … boek p 81 −86 11  De elektronenconfiguratie: Opvullingsvolgorde boek p 81 −86 12  De elektronenconfiguratie: Opvullingsvolgorde : oefeningen 1 Schrijf de elektronenconfiguratie 2 Welke gelijkenis vertonen de elektronenconfiguraties van deze→ atomen? Het laatst toegevoegde elektron komt in een s-orbitaal terecht. 3 Zoek deze elementen op in het PSE. Wat valt op? → Deze elementen staan allemaal in groep Ia in het PSE boek p 84 13  De elektronenconfiguratie: Opvullingsvolgorde : oefeningen 1 Schrijf de elektronenconfiguratie 2 Welke gelijkenis vertonen de elektronenconfiguraties van deze→ atomen? Het laatst toegevoegde elektron komt in een p-orbitaal terecht. 3 Zoek deze elementen op in het PSE. Wat valt op? → Deze elementen staan allemaal in groep VIa in het PSE boek p 84 14  De elektronenconfiguratie: Elektronenconfiguratie vs PSE Besluit : Het periodenummer is altijd gelijk aan het hoogste kwantumgetal van dat element Het blok waartoe het element wordt bepaald door laatste opgevulde orbitaal s-blok en p-blok = hoofdgroepen d-blok = overgangselementen van b-groep f-blok = actiniden en lanthaniden Het aantal elektronen in het laatste opgevulde orbitaal bepaalt de plaats in het blok in het PSE boek p 84 −85 15  De elektronenconfiguratie: Elektronenconfiguratie vs PSE Lanthaniden Actiniden hoofdgroep B-groepen of en Actiniden en overgangselementen lanthaniden 16  De elektronenconfiguratie: Elektronenconfiguratie vs PSE oefening Van welk element is de elektronenverdeling Stap 1 Bepaal het hoogste hoofdkwantumgetal (= nummer van de buitenste schil). Periode 3. Stap 2 Bepaal in welk soort orbitaal het laatste elektron komt. p-blok Stap 3 Hoeveel elektronen zitten in het laatst opgevulde orbitaal? 5de element in het Het element is chloor p-blok boek p 84 −85 17  De elektronenconfiguratie: Elektronenconfiguratie vs PSE oefening Van welk element is de elektronenverdeling 4 = …. → hoogste hoofdkwantumgetal 4 → Laatste elektrondin …. orbitaal d → 1 elektronen in het laatst opgevulde orbitaal 1 ….. 0 element ….. van dat blok 0 Het element is zink 18 ERZICHT HOOFDSTUK 3: De elektronenconfiguratie met orbitalen. 1.Het uitsluitingsprincipe van Pauli 2.Opvullingsvolgorde van orbitalen 3.Elektronenconfiguratie met spinaanduiding = het hokjesmodel 4.De regel van Hund 5.Inversies en stabiele elektronenconfiguraties 19  De elektronenconfiguratie: Het hokjesmodel = boxnotatie In de exponentiële voorstelling van de elektronenconfiguratie krijgen we info over het energieniveau en de vorm van het orbitaal waarin het elektron zich bevindt ( hoofd- en nevenkwantumgetal).Maar het vertelt ons niets over de oriëntatie van het orbitaal waarin het zich bevindt of over zijn spin (magnetisch- en spin kwantumgetal) boek p 86 −87 20  De elektronenconfiguratie: Het hokjesmodel = boxnotatie Door gebruik te maken van het hokjesmodel( boxnotatie) kan je ook info meegeven over in welk magnetisch subniveau het elektron zich bevindt en welke spin het bezit. In de boxnotatie : De magnetische subniveaus worden voorgesteld door hokjes Voor hetzelfde subniveau (nevenkwantumgetal) worden alle hokjes aan elkaar vast getekend Elektronen worden voorgesteld door pijltjes Een opwaarts pijltje = spin up, een neerwaarts pijltje = spin down Pauli-verbod blijft gelden => nooit 2 maal zelfde spin in 1 hokje boek p 86 −87 21  De elektronenconfiguratie: Het hokjesmodel : Regel van Hund Bij het opvullen van de magnetische subniveaus moet men ook rekening houden met de regel van Hund De regel van hund stelt : elektronen in een gelijksoortig orbitaal van hetzelfde energieniveau hebben zo veel mogelijk dezelfde spin Het gevolg daarvan is voor de opvulling : Elektronen in eenzelfde orbitaalblok ( met zelfde n) zijn maximaal ongepaard Als alle orbitaalblokken een ongepaard elektron bezitten pas dan worden paren gevormd binnen eenzelfde magnetisch subniveau (blokje) Voorbeeld: 6 C boek p 87 −88 22  De elektronenconfiguratie: Het hokjesmodel : Regel van Hund Elektronenconfigura 1s2 2s2 2p4 tie: 1 2 2px 2py s s 2pz Elektronenconfigura 1s2 2s2 2p3 tie: 1 2 2px 2py s s 2pz boek p 87 −88 23  De elektronenconfiguratie: Het hokjesmodel : oefening a) Schrijf de elektronenconfiguratie met orbitalen voor vanadium b) Noteer de elektronenconfiguratie met spinaanduiding = hokjesmodel, boxnotatie of orbitaaldiagram 𝑉 c) Teken de lewisnotatie van vanadium: boek p 87 −88 24  De elektronenconfiguratie: De vereenvoudigde weergave De vereenvoudigde weergave : Tussen rechthoekige haakjes noteer je het symbool van het voorafgaande edelgas, gevolgd door de normale weergave voor de overige bezette orbitalen. Elektronenconfigura Vereenvoudige tie: Elektronenconfiguratie: Zuurstof 1s2 2s2 2p4 Calcium 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 boek p 88 −89 26  De elektronenconfiguratie: De vereenvoudigde weergave De vereenvoudigde weergave : Tussen rechthoekige haakjes noteer je het symbool van het voorafgaande edelgas, gevolgd door de normale weergave voor de overige bezette orbitalen. Vereenvoudige Elektronenconfigura tie: Elektronenconfiguratie: Zuurstof 1s2 2s2 2p4 Calcium 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 boek p 88 −89 27  De elektronenconfiguratie: De vereenvoudigde weergave : oefening Vanadium 1s² 2s² 2p 6 3s² 3p 6 4s² 3d 3 Noteer de verkorte elektronenconfiguratie   Ar 4s² 3d 3 boek p 88 −89 28  Aan de slag Boek p 94 oefening 1,2,4,8,9,10,12,15 29 Boek p 92 oefening 1 Aan de slag 30 Boek p 92 oefening 2 Aan de slag 31 Boek p 92 oefening 4 Aan de slag 32 Boek p 92 oefening 8 Aan de slag 33 Boek p 92 oefening 9 Aan de slag 34 Boek p 92 oefening 10 Aan de slag 35 Boek p 92 oefening 15 Aan de slag 36 ERZICHT HOOFDSTUK 3: De elektronenconfiguratie met orbitalen. 1.Het uitsluitingsprincipe van Pauli 2.Opvullingsvolgorde van orbitalen 3.Elektronenconfiguratie met spinaanduiding = het hokjesmodel 4.De regel van Hund 5.Inversies en stabiele elektronenconfiguraties 37  De elektronenconfiguratie: Inversies en stabiele elektronenconfiguraties In 2de graad werd gezien dat atomen steeds streven naar een edelgasconfiguratie ( volledig bezette laatste schil) Met het huidige model kunnen we stellen : edegasconfiguratie = volledig gevulde orbitalen Uit experimenten en gedrag van atomen kon men afleiden dat sommige elektronenconfiguraties stabieler zijn dan andere waardoor er uitzonderingen ontstaan bij de opvulling van de orbitalen => inversies Chroom Z= 24 Verwachte opvulling Werkelijke opvulling boek p 89 −93 38  De elektronenconfiguratie: Inversies en stabiele elektronenconfiguraties Atomen bekomen stabiele elektronenconfiguraties als de laatste orbitalen  ofwel half gevuld zijn  ofwel volledig gevuld zijn Ze kunnen die toestand bereiken via  Inversie  Ionvorming boek p 89 −93 39  De elektronenconfiguratie: Inversies en stabiele elektronenconfiguraties : inversie half gevulde orbitalen dankzij inversie We hernemen terug het voorbeeld van Chroom Schrijf de verkorte elektronenconfiguratie en het orbitaaldiagram van Normaal: In werkelijkheid: Een elektron verhuist van een 4s (hoger in energie) naar 3d (lager in energie). Alle orbitalen zijn half gevuld. boek p 89 −93 40  De elektronenconfiguratie: Inversies en stabiele elektronenconfiguraties : inversie volledig gevulde orbitalen dankzij inversie Schrijf de verkorte elektronenconfiguratie en het orbitaaldiagram van Ag (Z=47) Normaal: In werkelijkheid: boek p 89 −93 41  De elektronenconfiguratie: Inversies en stabiele elektronenconfiguraties : inversie => Elementen met 4 of 9 elektronen in d-niveau zullen hoofdzakelijk inversie vertonen boek p 89 −93 42  De elektronenconfiguratie: Inversies en stabiele elektronenconfiguraties : inversie boek p 89 −93 43  De elektronenconfiguratie: Inversies en stabiele elektronenconfiguraties : ionvorming Volledig gevulde orbitalen dankzij vorming van ionen 2− →𝑆 Door 2 extra elektronen op te nemen kan zwavel zijn laatste orbitaal ( 3p) volledig vullen +¿ ¿ → 𝑁𝑎 Door door 1 elektron af te geven bekomt natrium volledig bezet orbitalen en tevens de edelgasconfiguratie boek p 89 −93 44  De elektronenconfiguratie: Inversies en stabiele elektronenconfiguraties : ionvorming Waar in het PSE bevinden de overgangsmetalen zich voornamelijk ? d-blok ( bijv : Zn, Ni, Mn, Fe, Cu, Hg) Wat is kenmerkend voor hun elektronenconfiguratie ? Er wordt steeds eerst een s-orbitaal opgevuld en dan pas het d-orbitaal Welke ionlading verwacht je dan bij deze overgangsmetalen? Ionlading 2+ want de elektronen van het hogere hoofdenergieniveau ( in dit geval het s –orbitaal) worden eerst geïoniseerd Overgangsmetalen vaak ionlading 2+ boek p 89 −93 45  De elektronenconfiguratie: Elektronenconfiguratie vs PSE Lanthaniden Actiniden hoofdgroep B-groepen of en Actiniden en overgangselementen lanthaniden boek p 89 −93 46  De elektronenconfiguratie: Inversies en stabiele elektronenconfiguraties ionvorming Inversie heeft gevolgen voor de ionvorming Welk ion vormt Cr? +¿ ¿ 𝐶𝑟 Het zijn steeds de elektronen van de hoogste schil die uitgewisseld worden Zonder inversie 𝐶𝑟 2+ ¿¿ boek p 89 −93 47  De elektronenconfiguratie: Inversies en stabiele elektronenconfiguraties ionvorming Inversie heeft gevolgen voor de ionvorming => Welk ion vormt Ag? +¿ ¿ 𝐴𝑔 Het zijn steeds de elektronen van de hoogste schil die uitgewisseld worden boek p 89 −93 48  De elektronenconfiguratie: Inversies en stabiele elektronenconfiguraties ionvorming Stabiele elektronen configuratie => meerdere ionen mogelijk Welk ionen vormt Fe? 1. Vereenvoudigde configuratie Eerste mogelijke ionisatie: Het zijn steeds de elektronen van de hoogste schil die uitgewisseld worden 2+ ¿¿ 𝐹𝑒 boek p 89 −93 49  De elektronenconfiguratie: Inversies en stabiele elektronenconfiguraties ionvorming Stabiele elektronen configuratie => meerdere ionen mogelijk Welk ionen vormt Fe? 1. Vereenvoudigde configuratie Tweede mogelijke ionisatie: ( elektronen uit 4s al reeds verdwenen) Een half bezet d-orbitaal is een stabiele configuratie 3+ ¿¿ 𝐹𝑒 boek p 89 −93 50  De elektronenconfiguratie: Inversies en stabiele elektronenconfiguraties : Inversie ionvorming INVERSIE IONVORMING Gebeurt zonder externe Een ander atoom moet invloed. elektronen opnemen of Een elektron wordt verplaatst afgeven van een s-orbitaal naar een d- Het atoom geeft elektronen orbitaal met een lager af aan een ander atoom of hoofdkwantumgetal binnen hetzelfde atoom neemt elektronen op van een ander atoom Gebeurt enkel indien het atoom hierdoor een volledig of Beide atomen bekomen een half gevuld d-orbitaal hierdoor een stabielere bekomt elektronen-configuratie Niet elk atoom zal altijd (niet altijd de inverteren(bv Cu inverteert edelgasconfiguratie) soms wel en soms niet) 51  Aan de slag Boek p 94 oefening 1,2,3,4,5,7,8,9,10,11,12,13,14,15 52