Obsah
- TL; DR (príliš dlho; neprečítané)
- Elektrónové konfigurácie
- Skrátený zápis pre konfiguráciu
- Orbitálne diagramy
- Bodové diagramy
Elektrónové orbitálne diagramy a písomné konfigurácie vám povedia, ktoré orbitály sú vyplnené a ktoré sú čiastočne vyplnené pre každý atóm. Počet vplyvov valenčných elektrónov na ich chemické vlastnosti a špecifické usporiadanie a vlastnosti orbitálov sú vo fyzike dôležité, takže veľa študentov sa musí vyrovnať so základmi. Dobrou správou je, že okružné diagramy, konfigurácie elektrónov (v skratke aj v plnej forme) a bodové diagramy pre elektróny sú naozaj ľahko zrozumiteľné, keď pochopíte niekoľko základov.
TL; DR (príliš dlho; neprečítané)
Elektrónové konfigurácie majú formát: 1 s2 2s2 2p6 , Prvé číslo je hlavné kvantové číslo (n) a písmeno predstavuje hodnotu l (kvantové číslo hybnej hybnosti; 1 = s, 2 = p, 3 = d a 4 = f) pre obežnú dráhu a horné indexové číslo hovorí koľko elektrónov je v tejto obežnej dráhe. Orbitálne diagramy používajú rovnaký základný formát, ale namiesto čísel pre elektróny používajú šípky ↑ a ↓, pričom každému obežnému obehu dávajú svoju vlastnú čiaru, aby tiež reprezentovali otočenie elektrónov.
Elektrónové konfigurácie
Elektrónové konfigurácie sú vyjadrené notáciou, ktorá vyzerá takto: 1s2 2s2 2p1, Naučte sa tri hlavné časti tohto zápisu, aby ste pochopili, ako to funguje. Prvé číslo vám povie „úroveň energie“ alebo hlavné kvantové číslo (n). Druhé písmeno vám povie hodnotu (l), kvantové číslo momentu hybnosti. Pre l = 1 je písmeno s, pre l = 2 je to p, pre l = 3 je to d, pre l = 4 je to f a pre vyššie čísla sa od tohto bodu abecedne zvyšuje.Pamätajte, že orbitaly obsahujú najviac dva elektróny, p orbity najviac šesť, d maximálne 10 a f maximálne 14.
Princíp Aufbau vám hovorí, že orbitály s najnižšou energiou sa vyplnia ako prvé, ale konkrétny poriadok nie je postupný spôsobom, ktorý sa ľahko zapamätá. Schéma zobrazujúca poradie plnenia nájdete v časti Zdroje. Všimnite si, že úroveň n = 1 má iba orbitaly, úroveň n = 2 má iba orbitály s a p a úroveň n = 3 má iba orbitaly s, p a d.
S týmito pravidlami sa ľahko pracuje, takže notácia pre konfiguráciu škandia je:
1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d1
Čo ukazuje, že celá úroveň n = 1 a n = 2 je plná, úroveň n = 4 sa začala, ale 3d shell obsahuje iba jeden elektrón, zatiaľ čo má maximálnu obsadenosť 10. Tento elektrón je valenčný elektrón.
Identifikujte prvok z notácie jednoduchým spočítaním elektrónov a nájdením prvku s zodpovedajúcim atómovým číslom.
Skrátený zápis pre konfiguráciu
Písanie každého orbitálu pre ťažšie prvky je únavné, takže fyzici často používajú skratku. Funguje to tak, že sa ako východiskový bod použijú vzácne plyny (v úplne pravom stĺpci periodickej tabuľky) a pridá sa k nim konečná obežná dráha. Takže škandium má rovnakú konfiguráciu ako argón, s výnimkou elektrónov v dvoch ďalších orbitaloch. Skrátená forma je preto:
4s2 3d1
Pretože konfigurácia argónu je:
= 1 s2 2s2 2p6 3s2 3p6
Môžete ho použiť s ľubovoľnými prvkami okrem vodíka a hélia.
Orbitálne diagramy
Orbitálne diagramy sú ako notácia konfigurácie, ktorá bola práve zavedená, s výnimkou otočení elektrónov. Použite zásadu vylúčenia Pauliho a Hundovo pravidlo, aby ste zistili, ako vyplniť ulity. Zásada vylúčenia uvádza, že žiadny z dvoch elektrónov nemôže zdieľať rovnaké štyri kvantové čísla, čo v podstate vedie k párom štátov obsahujúcich elektróny s opačnými točeniami. Hundovo pravidlo uvádza, že najstabilnejšou konfiguráciou je konfigurácia s najvyšším možným počtom paralelných otočení. To znamená, že keď píšete orbitálne diagramy pre čiastočne plné škrupiny, pred pridaním akýchkoľvek elektrónov, ktoré sa točia smerom dole, vyplňte všetky elektróny so zvýšeným spinom.
Tento príklad ukazuje, ako fungujú orbitálne diagramy, pričom ako príklad používa argón:
3p ↑ ↓ ↑ ↓ ↑ ↓
3s ↑ ↓
2p ↑ ↓ ↑ ↓ ↑ ↓
2s ↑ ↓
1s ↑ ↓
Elektróny sú znázornené šípkami, ktoré tiež označujú ich točenie, a notácia vľavo je štandardná notácia elektrónovej konfigurácie. Všimnite si, že orbitály s vyššou energiou sú na vrchu diagramu. V prípade čiastočne plného obalu Hundovo pravidlo vyžaduje, aby boli vyplnené týmto spôsobom (ako príklad bol použitý dusík).
2p ↑ ↑ ↑
2s ↑ ↓
1s ↑ ↓
Bodové diagramy
Bodové diagramy sa veľmi líšia od orbitálnych diagramov, stále sú však veľmi ľahko pochopiteľné. Pozostávajú zo symbolu prvku v strede, obklopeného bodkami označujúcimi počet valenčných elektrónov. Napríklad uhlík má štyri valenčné elektróny a symbol C, takže je znázornený ako:
∙
∙ C ∙
∙
A kyslík (O) má šesť, takže je reprezentovaný ako:
∙
∙∙ O ∙
∙∙
Keď sú elektróny zdieľané medzi dvoma atómami (pri kovalentnej väzbe), atómy zdieľajú bodku v diagrame rovnakým spôsobom. Preto je tento prístup veľmi užitočný na pochopenie chemického viazania.