Elektron - das Hauptelementteilchen, das eine negative elektrische Ladung aufweist. Es ist eine der Hauptbestandteile des Atoms. In diesem Artikel werden wir analysieren, wie man die Anzahl der Elektronen in einem Atom und einem Ion bestimmt.
Atom - die minimale Einheit eines chemischen Elements, bestehend aus einem Kern und einer Elektronenwolke. Alle Elektronen, die sich im Atom befinden, werden durch bestimmte Quantenzahlen wie Energie, magnetisches Moment und andere beschrieben.
Ion – ein Atom oder eine Gruppe von Atomen mit einer elektrischen Ladung, die auf das Vorhandensein zusätzlicher oder fehlender Elektronen im Vergleich zu den neutralen Atomen dieses Elements zurückzuführen ist. Die Anzahl der Elektronen in einem Ion kann sich von der Anzahl der Elektronen in einem Atom unterscheiden.
Wie kann ich die Anzahl der Elektronen in einem Atom oder Ion bestimmen
Um die Anzahl der Elektronen in einem Atom oder Ion zu bestimmen, ist es notwendig, ihre elektronische Konfiguration zu kennen. Eine elektronische Konfiguration ist die Verteilung von Elektronen über Energieniveaus und Unterebenen.
Um die elektronische Konfiguration zu bestimmen, werden normalerweise die Periodentabelle und die Regeln für das Ausfüllen von elektronischen Schalen verwendet. Anhand der elektronischen Konfiguration kann die Anzahl der Elektronen in einem Atom oder Ion bestimmt werden.
Beispiel: Betrachten Sie ein Sauerstoffatom (O). Elektronische Sauerstoffkonfiguration: 1s 2 2s 2 2p 4 . In diesem Fall ist die Anzahl der Elektronen gleich der Summe der Indikatoren in einem Grad für jede Unterebene: 2 + 2 + 4 = 8. Somit befinden sich 8 Elektronen im Sauerstoffatom.
Sie können dieselben Regeln für Ionen verwenden, aber Sie müssen das Ladungszeichen berücksichtigen. Betrachten Sie zum Beispiel ein Oxidion (O 2- ). Angesichts der Tatsache, dass ein Oxidion im Vergleich zu einem neutralen Sauerstoffatom zwei fehlende Elektronen aufweist, lautet die elektronische Konfiguration des Ions: 1s 2s 2s 2p 6 . Folglich enthält ein Oxidion 10 Elektronen.
Methoden zur Bestimmung der elektronischen Zusammensetzung
Eine grundlegende Methode besteht darin, die Anzahl der Elektronen durch Spektroskopie zu bestimmen. Eine Spektroskopie ist eine Untersuchung der Spektren elektromagnetischer Strahlung, die von Atomen und Ionen emittiert oder absorbiert wird. Durch die Analyse von Spektren kann die Energie und Verteilung von Elektronen in den Schalen eines Atoms oder Ions bestimmt werden.
Eine andere Methode ist die Bestimmung der elektronischen Zusammensetzung unter Verwendung chemischer Reaktionen. Einige Reaktionen basieren auf der Umverteilung von Elektronen zwischen Atomen oder Ionen, wodurch die Anzahl der Elektronen bestimmt werden kann. Wenn beispielsweise eine Reaktion zwischen einem Metall und einem Nichtmetall stattfindet, werden Elektronen ausgetauscht und die Anzahl der an der Reaktion beteiligten Elektronen kann durch entsprechende Gleichungen bestimmt werden.
Es gibt auch Methoden, die auf der Messung der elektrischen Eigenschaften von Atomen und Ionen basieren. Zum Beispiel ermöglicht die elektronische Spiralisierungsmethode, die Anzahl der Elektronen in einem Atom zu bestimmen, indem die Spiralisierung der Strahlung gemessen wird, die beim Übergang von Elektronen zu niedrigeren Energieniveaus emittiert wird.
Einige Techniken, wie Röntgenstrukturanalysetechniken oder Scan-Sondenmikroskopie-Techniken, ermöglichen es, die elektronische Struktur von Atomen und Ionen direkt zu visualisieren.
Daher gibt es eine Reihe verschiedener Methoden, die es ermöglichen, die elektronische Zusammensetzung von Atomen und Ionen zu bestimmen. Die Auswahl einer bestimmten Methode hängt vom Forschungszweck, den verfügbaren Ressourcen und den Fähigkeiten der analytischen Technik ab.
Die Anzahl der Elektronen in einem neutralen Atom
Die Atom-Nummer oder Ordnungszahl wird durch das Symbol Z gekennzeichnet und bestimmt die Anzahl der Protonen im Atom. Nach der Tabelle von Mendelejew kann man die Anzahl der Elektronen in einem Atom finden, indem man seine Ordnungszahl kennt. Zum Beispiel ist bei einem Sauerstoffatom (O) die Ordnungszahl 8, daher ist die Anzahl der Elektronen in einem neutralen Sauerstoffatom ebenfalls 8.
Die Atommasse eines Atoms, gekennzeichnet durch das Symbol A, ist die Summe der Anzahl von Protonen und Neutronen im Kern. Nach der Tabelle von Mendelejew kann man auch die Anzahl der Elektronen nach der Atommasse finden. Zum Beispiel hat ein Chloratom (Cl) eine Atommasse von ungefähr 35.5 daher wird die Anzahl der Elektronen in einem neutralen Chloratom ebenfalls ungefähr 35.5 betragen. In diesem Fall wird die Anzahl der Elektronen auf eine ganze Zahl gerundet.
| Element | Ordnungszahl (Z) | Atommasse (A) | Anzahl der Elektronen |
|---|---|---|---|
| Wasserstoff (H) | 1 | 1.00784 | 1 |
| Kohlenstoff (C) | 6 | 12.0107 | 6 |
| Eisen (Fe) | 26 | 55.845 | 26 |
| Silber (Ag) | 47 | 107.8682 | 47 |
Wenn Sie also die Ordnungszahl oder die Atommasse eines Elements kennen, ist es möglich, die Anzahl der Elektronen in einem neutralen Atom zu bestimmen.
Die Anzahl der Elektronen in einem positiv geladenen Ion
Atome von Substanzen können Ionen mit unterschiedlichen Ladungen bilden. Ionen haben im Gegensatz zu neutralen Atomen entweder eine positive oder eine negative elektrische Ladung. In diesem Abschnitt werden wir untersuchen, wie viele Elektronen in einem positiv geladenen Ion vorhanden sind.
Positiv geladene Ionen bilden sich, wenn ein Atom ein oder mehrere Elektronen verliert. Dieser Prozess tritt normalerweise als Folge einer chemischen Reaktion oder der Wechselwirkung eines Atoms mit anderen Teilchen auf. Dabei wird das Ion positiv, da die Anzahl der Protonen darin unverändert bleibt und die Anzahl der Elektronen abnimmt.
Die Anzahl der Elektronen in einem positiv geladenen Ion kann bestimmt werden, indem man seine Ladung kennt. Die Ladung eines Ions wird durch römische Ziffern nach seinem Symbol angegeben. Zum Beispiel kann für ein Natriumkation mit einer Ladung von +1 die Anzahl der Elektronen anhand der Formel berechnet werden:
| Ionensymbol | Ladung, q | Anzahl der Elektronen, n |
|---|---|---|
| Na + | +1 | 10 |
Somit enthält ein positiv geladenes Natriumion 10 Elektronen. Ebenso ist es möglich, die Anzahl der Elektronen in einem Ion mit einer anderen Ladung zu bestimmen.
Die Anzahl der Elektronen in einem negativ geladenen Ion
Ein negativ geladenes Ion wird gebildet, wenn ein Atom ein oder mehrere Elektronen empfängt. Die Anzahl der Elektronen in einem negativ geladenen Ion kann bestimmt werden, indem man seine Ladung und die Ladung eines elementaren Elektrons kennt.
Um die Anzahl der Elektronen in einem negativ geladenen Ion zu bestimmen, müssen Sie die volle Ladung des Ions und seinen Ladezustand kennen. Die Ladung eines Ions wird im oberen Index rechts neben seinem chemischen Symbol angezeigt. Zum Beispiel ist Fe 3 ein Eisen-Ion mit einer Ladung von -3.
Wenn wir die Ladung eines Ions kennen, können wir die Anzahl der darin enthaltenen Elektronen herausfinden. Dazu müssen Sie den absoluten Wert der Ionenladung nehmen und mit der Ladung eines elementaren Elektrons multiplizieren, das 1,6 x 10 -19 Cl entspricht.
Somit kann die Anzahl der Elektronen in einem negativ geladenen Ion anhand der Formel berechnet werden:
Anzahl der Elektronen = |Ladung eines Ions| / |Ladung eines elementaren Elektrons|
Zum Beispiel für ein Fe-Ion 3- mit einer Ladung von -3:
Anzahl der Elektronen = |-3| / |1,6 x 10 -19 Cl| ≈ 1,875 x 10 19 Elektronen
Somit enthält das Fe 3 -Ion etwa 1.875 x 10.19 Elektronen.
Die Untersuchung der Anzahl der Elektronen in negativ geladenen Ionen hilft, ihre qualitativen und quantitativen Eigenschaften sowie ihre Beteiligung an verschiedenen chemischen Reaktionen zu verstehen und zu erklären.
