Bagaimana tabel memperoleh bentuknya
Bentuk tabel adalah konfigurasi elektron. Elektron mengisi subkulit menurut urutan energi — s dua lebar, p enam, d sepuluh, f empat belas — dan garis luar tabel mengikuti urutan itu.
Aturan ini kemudian gagal. Untuk dua puluh unsur, konfigurasi terbitan tidak sesuai prediksi aturan. Nyalakan sakelar untuk melihat persisnya di mana.
Tiga unsur, dari awal sampai akhir
Sebelum animasinya, satu kali telusur manual. Setiap unsur memiliki satu elektron lebih banyak daripada sebelumnya; aturan di atas menentukan subkulit mana yang diisi elektron itu; subkulit menentukan blok, dan blok beserta cacahnya menentukan kotaknya.
1 H·1 elektron→yang terakhir masuk ke 1s→1s1→Golongan 1, Periode 1
1s menampung 2 — 1/2. Baris pertama dimulai.
2 He·2 elektron→yang terakhir masuk ke 1s→1s2→Golongan 18, Periode 1
Golongan 18 di sini adalah satu-satunya angka di halaman ini yang bukan hasil aturan. Helium berada di blok s menurut konfigurasinya dan semestinya di golongan 2; ia ditempatkan bersama gas mulia karena sifatnya demikian. Sebuah konvensi, dan dinyatakan sebagai konvensi.
1s kini penuh (2/2). Inilah sebabnya baris pertama berisi tepat dua unsur lalu berhenti: s menampung dua, dan tidak ada lagi yang bisa diisi di kulit 1.
3 Li·3 elektron→yang terakhir masuk ke 2s→[He] 2s1→Golongan 1, Periode 2
2s menampung 2 — 1/2. Kulit 1 selesai, sehingga elektron berikutnya memulai kulit 2 — dan baris baru.
Ke-118 unsur ditempatkan dengan cara ini. Tidak ada yang digambar manual: setiap posisi dalam tabel di halaman ini keluar dari aturan itu dan kapasitas 2, 6, 10 dan 14.
Aturannya, selengkapnya
Elektron mengisi subkulit menurut urutan n + ℓ, terkecil lebih dahulu; bila dua subkulit bernilai sama, yang ber-n lebih kecil mengisi lebih dahulu. n adalah nomor kulit dan ℓ bernilai 0 untuk s, 1 untuk p, 2 untuk d, 3 untuk f. Itulah keseluruhan aturannya — setiap penjumlahan di bawah dihitung darinya, dan urutan tabel mengikutinya.
- 1s1+0=1
- 2s2+0=2
- 2p2+1=3
- 3s3+0=3
- 3p3+1=4
- 4s4+0=4
- 3d3+2=5
- 4p4+1=5
- 5s5+0=5
- 4d4+2=6
- 5p5+1=6
- 6s6+0=6
- 4f4+3=7
- 5d5+2=7
- 6p6+1=7
- 7s7+0=7
- 5f5+3=8
- 6d6+2=8
- 7p7+1=8
Susuri urutannya dan kejutannya adalah 4s sebelum 3d: 4+0 = 4 dan 3+2 = 5, sehingga kulit keempat mulai terisi sebelum kulit ketiga selesai. Satu langkah itulah sebabnya logam transisi berada di tempatnya, dan sebabnya periode 4 memuat delapan belas unsur, bukan delapan.
The n+ℓ ordering, generally attributed to E. Madelung, Die mathematischen Hilfsmittel des Physikers, 3rd ed. (1936); also known as the Klechkovsky rule.
MenampilkanBlok
- blok s
- blok p
- blok d
- blok f
Keempat warna ini adalah bentuk tabelnya. Lebar sebuah blok sama dengan kapasitas subkulitnya — s menampung 2 elektron, p 6, d 10, f 14 — sehingga blok-blok itu selebar 2, 6, 10 dan 14 kolom. Hitunglah. Garis luar tabel hanyalah itu.
tidak diketahui — diarsir pada setiap lensa — bukan warna, bukan posisi pada skala
tidak ada nilai terbitan untuk unsur ini
Garis-garis ini menandai tujuh tempat di mana urutan tidak sekadar berlanjut ke kotak berikutnya: celah pada tiga periode pertama, dan empat jalan memutar akibat baris catatan kaki — barium menuju lantanum, dan iterbium kembali naik ke lutesium. Ujung baris sengaja tidak digambar, karena berpindah ke awal baris berikutnya hanyalah cara sebuah tabel dibaca. Cincin menandai tempat aturan membuka kulit yang lebih rendah: skandium, itrium, lantanum, aktinium.
Mengisi 7p (6/6) · 118 elektron ditempatkan · blok p
Cara membacanya: kulit 7, jenis subkulit p, berisi 6 dari 6 elektron yang dapat ditampung subkulit {l}.
Bagaimana jika urutannya berbeda?
Klaim di halaman ini adalah bahwa bentuk tabel mengikuti urutan pengisian. Itu layak diuji, bukan sekadar dipercaya, jadi inilah urutan yang lain — yang biasanya diandaikan orang sebelum mengenal aturannya: selesaikan kulit 1, lalu kulit 2, lalu kulit 3, berurutan. Bergantilah di antara keduanya dan perhatikan panjang barisnya.
- 1s1+0=1
- 2s2+0=2
- 2p2+1=3
- 3s3+0=3
- 3p3+1=4
- 4s4+0=4
- 3d3+2=5
- 4p4+1=5
- 5s5+0=5
- 4d4+2=6
- 5p5+1=6
- 6s6+0=6
- …
Panjang baris2, 8, 8, 18, 18, 32, 32
2, 8, 8, 18, 18, 32, 32 — panjang baris tabel periodik yang sebenarnya. Tidak ada yang disalin dari gambar tabel; angka-angka ini keluar dari urutan di atas dan kapasitas 2, 6, 10 dan 14.
Dua puluh pengecualian
| Z | Prediksi aturan | Terbitan | Setengah atau penuh? |
|---|---|---|---|
| 24 Cr | [Ar] 3d4 4s2 | [Ar] 3d5 4s1 | ya |
| 29 Cu | [Ar] 3d9 4s2 | [Ar] 3d10 4s1 | ya |
| 41 Nb | [Kr] 4d3 5s2 | [Kr] 4d4 5s1 | tidak |
| 42 Mo | [Kr] 4d4 5s2 | [Kr] 4d5 5s1 | ya |
| 44 Ru | [Kr] 4d6 5s2 | [Kr] 4d7 5s1 | tidak |
| 45 Rh | [Kr] 4d7 5s2 | [Kr] 4d8 5s1 | tidak |
| 46 Pd | [Kr] 4d8 5s2 | [Kr] 4d10 | ya |
| 47 Ag | [Kr] 4d9 5s2 | [Kr] 4d10 5s1 | ya |
| 57 La | [Xe] 4f1 6s2 | [Xe] 5d1 6s2 | tidak |
| 58 Ce | [Xe] 4f2 6s2 | [Xe] 4f1 5d1 6s2 | tidak |
| 64 Gd | [Xe] 4f8 6s2 | [Xe] 4f7 5d1 6s2 | ya |
| 78 Pt | [Xe] 4f14 5d8 6s2 | [Xe] 4f14 5d9 6s1 | tidak |
| 79 Au | [Xe] 4f14 5d9 6s2 | [Xe] 4f14 5d10 6s1 | ya |
| 89 Ac | [Rn] 5f1 7s2 | [Rn] 6d1 7s2 | tidak |
| 90 Th | [Rn] 5f2 7s2 | [Rn] 6d2 7s2 | tidak |
| 91 Pa | [Rn] 5f3 7s2 | [Rn] 5f2 6d1 7s2 | tidak |
| 92 U | [Rn] 5f4 7s2 | [Rn] 5f3 6d1 7s2 | tidak |
| 93 Np | [Rn] 5f5 7s2 | [Rn] 5f4 6d1 7s2 | tidak |
| 96 Cm | [Rn] 5f8 7s2 | [Rn] 5f7 6d1 7s2 | ya |
| 103 Lr | [Rn] 5f14 6d1 7s2 | [Rn] 5f14 7s2 7p1 | tidak |
Yang perlu diperhatikan: pada delapan di antaranya, elektron yang berpindah membuat subkulit d atau f tepat terisi setengah atau tepat penuh. Kromium mengambil satu lebih awal untuk membentuk 3d5, tembaga 3d10, perak 4d10, gadolinium 4f7. Konfigurasi itu lebih stabil daripada yang diprediksi aritmetika aturannya.
Dua belas sisanya tidak dijelaskan oleh pola itu, dan halaman ini tidak menawarkan penjelasan untuknya. Niobium, rutenium, rodium, platina dan aktinida awal tidak mendarat di tempat istimewa mana pun. Pola yang mencakup delapan dari dua puluh layak diperhatikan tetapi buruk bila disebut alasan — nilai terbitan berdiri di atas pengukuran, bukan di atas cerita apa pun tentangnya.
NIST Atomic Spectra Database ground levels; CRC Handbook 104th ed., "Electron Configuration of Neutral Atoms in the Ground State".