F.6 Chemistry questions

Question

1. 為什麼1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d10 4s2 4p4 這個element 有16 pairs of electrons 而不是17 pairs 呢?? 他有34粒electrons 喎…
2. 幾時4s是排在3p後，幾時排在3d後??
e.g. 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d10 4s2 4p4 correct
1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s1 correct
3. Mg ‘s configuration is [Ne]3s2, why S is not [Ne]3s2 3p4?????
The answer is S’s configuration is [Ne]3s2 3px2 3py1 3pz1……
What are the “x”,”y”,”z” mean??? Why [Ne]3s2 3p4 is wrong???
我只是一個剛考完會考的中五生，自己在預習，請盡量用一些一個CE LEVEL的學生看得明的字詞解釋，唔該哂了…

Answer 1

基礎知識：
(1) electrons 分佈在 shells 中，shells 以 numbers 1、2、3、4 .... 表示，與會考課程無異。
(2) 每一個 shell 含有不同數目的 subshells。分別有 s、p、d、f 四種 subshells，它們分別最多可容納 2、6、10、14 個electrons。

(2) (a) 1st shell 只有 1s 一個 subshell。
(2) (b) 2nd shell 有 2s、2p 兩個 subshells。
(2) (c) 3rd shell 有 3s、3p、3d 三個 subshells。
(2) (d) 4th shell 有 ns、np、nd、nf 四個 subshells（n 為層數）。
(3) 寫 electronic configuration（會考通常用 electronic arrangement 或 electronic structure）：
(3) (a) 把 number of electrons 寫成 superscript。
(3) (b) 無需寫出不含 electrons 的 subshells。
(3) (c) 依 shells 的 numbers 1, 2, 3, 4 ... 由小至大排列。
(3) (d) 同一 shell 中，subshells 依 s p d f 次序排列。

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1.
1s2 : 2 electrons = 1 pair
2s2 : 2 electrons = 1 pairs
2p6 : 6 electrons = 3 pairs
3s2 : 2 electrons = 1 pairs
3p6 : 6 electrons = 3 pairs
3d10 : 10 electrons = 5 pairs
4s2 : 2 electrons = 1 pairs
4p4 : 4 electrons = 2 pairs

Total : 34 electrons = 17 pairs

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2.
當 3d subshell 有 electrons 的時候，4s subshell 跟在 3d subshell 之後。
當 3d subshell 沒有 electrons 的時候，不用寫出來，4s subshell 自然跟在 3p subshell 之後。

以 K（1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s1）為例，3d subshell 沒有 electrons ，所以無需寫成
1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d0 4s1
electrons 會首先填入 energy level 較低的 subshell 之中。
energy level：1s < 2s < 2p< 3s < 3p < 4s < 3d ......
由 1s 到 3p 共 fill in 18 electrons。由於 4s subshell 的 energy level < 3d subshell 的 energy level，所以第 19 粒 electron 會 fill in 入 4s subshell 中，而不會 fill in 入 3d subshell。

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3.
S 的 electronic configuration 是 [Ne] 3s2 3p4。
寫成 [Ne] 3s2 3px2 3py1 3pz1 是畫蛇添足。

每一 subshell 含有不同數目的 orbitals，每個 orbital 最多可容納 2 粒 electrons。s、p、d、f subshell 分別含有 1、3、5、7 個 orbitals。
與其他 p subshell 一樣，3p subshell 含有 3 個 orbitals。要分別這三個 orbitals，可以把它們分別寫成 3px、3py、3pz。放入四粒 electrons，自然是 3px2 3py1 3pz1 了（當然可以寫成 3px1 3py2 3pz1 或 3px1 3py1 3pz2）。
當以 atom 的 electronic configuration 來解釋 covalent bonding 時，才需要把三個 p orbitals 分別過來，平時是不需要分的。

Answer 2

我中四都睇得明...我覺得都寫得ok