Electron Configurations

Slide1ELECTRON CONFIGURATIONS

Slide2Electron Configuration:A method for communicating the location and number of electrons in the electron energy levels. 3p 5 Principal Quantum Number = 3 Orbital = p Number of electron(s) in the orbital(s) = 5

Slide3•The arrangement of electrons follows the  Aufbau Principle.  (means building-up in German) in the ground state, the electrons will fill the atomic orbital of lowest energy. • An electron configuration is a listing of the number and kinds of electrons in order of  increasing energy , written in a single line. • Example: Li 1s 2  2s 1 • The order, from left to right, is the order of increasing energy of the orbitals

Slide4Aufbau Diagram:

Slide6The order is: 1s, 2s, 2p, 3s, 3p, 4s, 3d,4p, 5s, 4d etc.

Slide7Procedure for Writing and ElectronConfiguration: • Step 1:  Determine the position of the element in the periodic table and the total number of electrons in the atom or simple ion. • Step 2:  Start assigning electrons in increasing order of main energy levels and sublevels. • Step 3:  Continue assigning electrons by filling each sublevel before going on to the next sublevel, until all the electrons are assigned.

Slide8Element     Electron configuration 1 H              1s 1 2 He               1s 2 3 Li              1s 2 2s 1 5 B               1s 2 2s 2 2p 1 7 N            1s 2 2s 2 2p 3 13 Al              1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 1 17 Cl            1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 5 21 Sc           1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 3d 1 23 V            1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 3d 3

Slide9EXCEPTIONS:Chromium (24 electrons) EC = 1s 2  2s 2  2p 6  3s 2 3p 6 4s 2 3d 4     is INCORRECT EC = 1s 2  2s 2  2p 6  3s 2 3p 6 4s 1 3d 5     is  CORRECT! The d-orbital becomes half-filled so, it changes to 4s 1 3d 5  instead. The next element, Manganese will have an EC of: 1s 2  2s 2  2p 6  3s 2 3p 6 4s 2 3d 5

Slide10This exception also appears near the end ofthe d-orbital filling: Copper EC = 1s 2  2s 2  2p 6  3s 2 3p 6 4s 2 3d 9     is INCORRECT EC = 1s 2  2s 2  2p 6  3s 2 3p 6 4s 1 3d 10     is CORRECT Additional exceptions are Mo 5s 1 4d 5 ;      Ag 5s 1 4d 10 ;   Au 6s 1 5d 10  That is reasonable considering their position on the periodic chart.

Slide11Expanded and CondensedElectron  Configurations  What you had just learned is the expanded notation of writing EC. Example: Na: 1s 2  2s 2  2p 6  3s 1    Expanded form Na: [Ne] 3s 1               Condensed form The  “  [Ne]  ”  is called a kernel = [ closest noble gas ] ONLY  NOBLE GASES CAN BE USED AS THE KERNEL

Slide12ORBITAL-BOX DIAGRAMSSimilar to EC, except, you are now expected to draw out the  orbitals  and place the electrons to show  proper spinning . Rules for drawing orbital-Box diagrams 1) The Pauli Exclusion Principle -  each orbital can hold 2e-, where those 2e- are always in  opposite   spin. 2)  Hund's Rule  – Electrons occupy all the orbitals of a given sublevel singly before pairing begins. Spins of electrons in different incomplete orbitals are parallel in the ground state.The most stable arrangement of electrons in the subshells is the one with the greatest number of parallel spins.

Slide13Suppose we want to draw theorbital-box diagram of  carbon : Step 1:  Draw the orbitals. Step 2:  Fill the electrons in the 1 st  two s- orbitals, showing opposite spin. These electrons must fill the lower energy orbitals first before advancing to the next higher energy level (AUFBAU’s PRINCIPLE). Step 3:  Fill the 2p sublevels  one at a time (HUND’s RULE).

Slide14Orbital DiagramsExamples

Slide151s2s 2p

Slide18IONSVALENCE ELECTRONS The electrons in the outermost shell of the Bohr diagram.   Lose  electrons = become   positively  charged (Cation) Gain  electrons = becomes  negatively  charged (Anion)

Slide19ELECTRON CONFIGURATIONS OFIONS Electrons  do not   come out the same way as we put them in according to the Aufbau Principle. Electrons leave the  outer most shell  first. Let's look at V vs V 2+ 23 V    1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 3d 3 23 V 2+  1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 3