راهنمایی کوتاه: ابتدا آرایش الکترونی اتم خنثی X را از روی یون X³⁺ پیدا کن.
گامبهگام:
- ۱) یون X³⁺ به این معنی است که اتم X، سه الکترون از دست داده است. پس آرایش الکترونی آن به ۳d⁴ ختم میشود.
- ۲) برای پیدا کردن آرایش الکترونی اتم خنثی X، باید سه الکترون به آرایش یون اضافه کنیم. الکترونها ابتدا لایههای بیرونیتر را پر میکنند.
- ۳) آرایش ۳d⁴ نشان میدهد که زیرلایه ۳d، ۴ الکترون دارد. زیرلایه بعدی که باید پر شود، ۴s است.
- ۴) قاعده آفبا میگوید: زیرلایه ۴s زودتر از ۳d پر میشود. پس در اتم خنثی، ابتدا ۴s پر شده و سپس الکترونها وارد ۳d میشوند.
- ۵) بنابراین، برای برگرداندن سه الکترون: دو الکترون اول وارد زیرلایه ۴s میشوند (تا آن را کامل پر کنند) و الکترون سوم وارد زیرلایه ۳d میشود.
- ۶) پس آرایش الکترونی اتم خنثی X خواهد بود: ... ۳d⁵ ۴s². یعنی آرایش یون X³⁺ بود: ... ۳d⁴ و با اضافه کردن ۳ الکترون، به ۳d⁵ ۴s² میرسیم.
پاسخ نهایی:
- عدد اتمی X: برای پیدا کردن عدد اتمی، تعداد کل الکترونها در اتم خنثی را میشماریم. آرایش تا ۳d⁵ ۴s² را در نظر میگیریم. باید آرایش کامل را بنویسیم تا تعداد الکترونها مشخص شود.
- آرایش الکترونی کامل اتم X: 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 4s² 3d⁵
- جمع الکترونها: 2+2+6+2+6+2+5 = 25 الکترون. در یک اتم خنثی، عدد اتمی (Z) برابر تعداد پروتونها و نیز برابر تعداد الکترونهاست. پس عدد اتمی X = 25.
- عنصر با عدد اتمی 25، منگنز (Mn) است. آرایش الکترونی Mn دقیقاً 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 4s² 3d⁵ است.
- آرایش الکترونی یون Mn³⁺: از اتم خنثی، ابتدا دو الکترون از لایه ۴s و سپس یک الکترون از لایه ۳d خارج میشود (زیرا ۴s در حالت یون زودتر خالی میشود). پس میماند: 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 3d⁴. که مطابق سوال است.
مثال مشابه:
اگر یون Y²⁺ به آرایش ۳d³ ختم شود، عدد اتمی و آرایش اتم خنثی Y چقدر است؟
- پاسخ: برای یون Y²⁺، دو الکترون اضافه میکنیم: یکی برای کامل کردن ۴s (به ۴s² میرسد) و یکی به ۳d اضافه میشود (به ۳d⁴ میرسد). پس آرایش اتم خنثی: ... ۳d⁴ ۴s². با نوشتن آرایش کامل و شمارش الکترونها، عدد اتمی ۲۴ (کروم، Cr) به دست میآید. توجه کن که آرایش واقعی کروم یک استثنا است (۳d⁵ ۴s¹)، اما در این مدل سوالات معمولاً قاعده کلی را دنبال میکنند.
اگر میخواهی بیشتر یاد بگیری:
- قاعده آفبا (ساختار الکترونی اتمها) و ترتیب پر شدن زیرلایهها را مرور کن.
- در مورد استثناهای آرایش الکترونی مانند کروم (Cr) و مس (Cu) مطالعه کن. این استثناها به دلیل پایداری نیمهپر یا کاملاً پر شدن زیرلایه d رخ میدهد.
- تمرین کن که برای یونهای مختلف (مثلاً X²⁺، X⁻) بتوانی عدد اتمی و نماد عنصر را پیدا کنی.
یادآوری ایمنی: شیمی علم جذابی است! هنگام کار با نمادهای شیمیایی و محاسبات، دقت و تمرکز داشته باش.
