آرایش الکترونی و عدد اتمی X3+

راهنمایی کوتاه: ابتدا آرایش الکترونی یون X3+ را به آرایش الکترونی اتم خنثی X تبدیل می‌کنیم.

گام‌به‌گام:

• ۱) آرایش الکترونی داده شده برای یون X3+ است و به 3d4 ختم می‌شود. یعنی آخرین زیرلایه‌ی پر شده، 3d با ۴ الکترون است.
• ۲) یون X3+ به این معنی است که اتم خنثی X، سه الکترون از دست داده تا به این آرایش برسد. پس برای پیدا کردن آرایش اتم خنثی، باید ۳ الکترون به آرایش یون اضافه کنیم.
• ۳) ترتیب پر شدن اوربیتال‌ها را به خاطر می‌آوریم: 1s, 2s, 2p, 3s, 3p, 4s, 3d, 4p, ... . قاعده‌ی آفبا می‌گوید 4s قبل از 3d پر می‌شود و هنگام یون‌شده شدن، الکترون‌ها ابتدا از 4s خارج می‌شوند.
• ۴) از آنجایی که یون X3+ به 3d4 ختم می‌شود، یعنی در اتم خنثی، پس از پر شدن 4s، اوربیتال 3d نیز الکترون داشته است. برای برگرداندن ۳ الکترون، ابتدا ۲ الکترون به اوربیتال 4s برمی‌گردانیم (چون ابتدا از آن خالی شده) و الکترون سوم به اوربیتال 3d اضافه می‌شود.
• ۵) بنابراین، آرایش الکترونی یون X3+ که 3d4 است، به اضافه‌ی ۲ الکترون در 4s و ۱ الکترون دیگر در 3d، آرایش اتم خنثی X را می‌دهد: اتم X دارای آرایش [...]3d5 4s2 است.
• ۶) برای پیدا کردن عدد اتمی، تعداد کل الکترون‌ها در آرایش اتم خنثی را می‌شماریم. باید آرایش کامل را بنویسیم. عنصری که آرایش آن به 3d5 4s2 ختم می‌شود، منگنز (Mn) با عدد اتمی ۲۵ است. آرایش کامل الکترونی آن: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d5.

پاسخ نهایی:

• عدد اتمی اتم X: ۲۵ (منگنز، Mn).
• آرایش الکترونی اتم خنثی X: $1s^{2}2s^{2}2p^{6}3s^{2}3p^{6}4s^{2}3d^5$
• آرایش الکترونی یون X3+: $1s^{2}2s^{2}2p^{6}3s^{2}3p^{6}3d^4$

مثال مشابه:

اگر برای یون Y2+ آرایش الکترونی به 3d3 ختم شود، اتم خنثی Y چه عدد اتمی و آرایشی دارد؟ پاسخ: ابتدا ۲ الکترون به 4s اضافه می‌کنیم (چون Y2+ دو الکترون از دست داده). پس آرایش اتم خنثی [...]3d3 4s2 خواهد بود. این مربوط به عنصر وانادیم (V) با عدد اتمی ۲۳ است.

اگر می‌خواهی بیشتر یاد بگیری:

• نکته‌ی مهم: در تبدیل آرایش یون به اتم، همیشه به ترتیب خروج الکترون‌ها از اوربیتال‌ها توجه کن (اول از اوربیتال با عدد کوانتومی اصلی بالاتر، مثلاً 4s قبل از 3d).
• این نوع سوالات اغلب برای عناصر واسطه (بلوک d) مطرح می‌شوند. سعی کن آرایش الکترونی عناصر واسطه‌ی دوره‌ی چهارم را به خاطر بسپاری.
• همچنین می‌توانی تمرین کنی که برای یون‌های مختلف با بارهای مثبت، آرایش اولیه را پیدا کنی.