آرایش الکترونی چیست؟ آموزش نوشتن آرایش الکترونی عناصر

لایه‌ها و زیرلایه‌ها

الکترون‌ها در لایه‌هایی با شماره‌ی n = ۱، ۲، ۳، … قرار می‌گیرند. هر لایه چند زیرلایه دارد که با حروف s، p، d و f نشان داده می‌شوند. ظرفیت زیرلایه‌ها این است:

• زیرلایه‌ی s: ۲ الکترون
• زیرلایه‌ی p: ۶ الکترون
• زیرلایه‌ی d: ۱۰ الکترون
• زیرلایه‌ی f: ۱۴ الکترون

بیشینه‌ی الکترون هر لایه برابر 2n² است؛ یعنی لایه‌های ۱ تا ۴ به‌ترتیب حداکثر ۲، ۸، ۱۸ و ۳۲ الکترون می‌گیرند.

سه قاعده‌ی نوشتن آرایش الکترونی

• قاعده‌ی آفبا: الکترون‌ها ابتدا زیرلایه‌های با انرژی کمتر را پر می‌کنند.
• اصل طرد پائولی: هر اوربیتال حداکثر دو الکترون با اسپین مخالف می‌گیرد.
• قاعده‌ی هوند: در اوربیتال‌های هم‌انرژی، الکترون‌ها ابتدا تک‌تک و با اسپین یکسان جای می‌گیرند و بعد جفت می‌شوند.

ترتیب پر شدن زیرلایه‌ها

1s → 2s → 2p → 3s → 3p → 4s → 3d → 4p → 5s → 4d → 5p → 6s → 4f → 5d → 6p → 7s → 5f → 6d → 7p

توجه کنید که زیرلایه‌ی 4s پیش از 3d پر می‌شود، ولی در نوشتن آرایش معمولاً زیرلایه‌ها را بر اساس شماره‌ی لایه می‌آورند (…3d و سپس 4s).

مثال‌ها

سه مرحله برای نوشتن آرایش یک عنصر: ۱) عدد اتمی را پیدا کنید. ۲) الکترون‌ها را به ترتیب پر شدن در زیرلایه‌ها بگذارید. ۳) مجموع الکترون‌ها را با عدد اتمی مقایسه کنید.

آرایش فشرده و لایه‌ی آخر

برای کوتاه‌تر شدن آرایش، بخش مربوط به نزدیک‌ترین گاز نجیب قبلی با نماد آن در کروشه نوشته می‌شود؛ مثلاً آرایش سدیم [Ne] 3s¹ است. لایه‌ی آخر یا لایه‌ی ظرفیت، بیرونی‌ترین لایه‌ی الکترونی اتم است و خواص شیمیایی و گروه عنصر را تعیین می‌کند؛ برای همین عناصر هم‌گروه لایه‌ی آخر مشابهی دارند.

استثناهای آرایش الکترونی

آرایش برخی عناصر با ترتیب ساده‌ی پر شدن جور نیست. در کتاب‌های درسی معمولاً گفته می‌شود که زیرلایه‌ی d نیمه‌پر یا کاملاً پر پایداری بیشتری دارد؛ برای نمونه آرایش کروم به‌جای [Ar] 3d⁴ 4s² برابر [Ar] 3d⁵ 4s¹ و آرایش مس [Ar] 3d¹⁰ 4s¹ است. صفحه‌ی این عناصر: کروم (Cr) و مس (Cu).