Kas ir Spektrālā notācija?

The spektrālais apzīmējums oelektroniskā konfigurācija ir elektronu izvietojums enerģijas līmeņos ap atoma kodolu.

Runājot par precīzāku kvantu mehānisko modeli, K-Q slāņi ir sadalīti orbītu kopumā, no kuriem katrs var aizņemt ne vairāk kā vienu elektronu pāri (Encyclopædia Britannica, 2011).

Bieži vien elektroniskā konfigurācija tiek izmantota, lai aprakstītu atoma orbītas tās pamatstāvoklī, bet to var izmantot arī, lai attēlotu atomu, kas ir jonizēts katjonā vai anjonā, kompensējot elektronu zudumu vai ieguvumu attiecīgajās orbitās.

Daudzas elementu fizikālās un ķīmiskās īpašības var saistīt ar to unikālajām elektroniskajām konfigurācijām.

Valences elektroni, elektroni visattālākajā slānī, ir noteicošais faktors elementa unikālajai ķīmijai (elektronu konfigurācijas un Atomu īpašības, S.F.).

Kad elektroni atoma visattālākajā slānī saņem kāda veida enerģiju, viņi pāriet uz augstākiem enerģijas slāņiem. Tādējādi elektrons K slānī tiks pārnests uz L slāni, kamēr tas ir augstākā enerģijas stāvoklī.

Kad elektrons atgriežas zemē, tas atbrīvo enerģiju, ko tā absorbē, izstarojot elektromagnētisko spektru (gaismu). Tā kā katram atomam ir īpaša elektroniskā konfigurācija, tai būs arī īpašs spektrs, ko sauc par absorbcijas (vai emisijas) spektru..

Šī iemesla dēļ termins spektrālais apzīmējums tiek lietots, lai atsauktos uz elektronisko konfigurāciju (Spektroskopiskā notācija, S.F.).

Kā noteikt spektrālo apzīmējumu: kvantu skaitļus

Kopumā četri kvantu skaitļi tiek izmantoti, lai pilnībā aprakstītu katra elektrona kustību un trajektorijas atomā.

Visu atomu visu elektronu kvantu skaitļu kombināciju apraksta viļņu funkcija, kas atbilst Schrödinger vienādojumam. Katram atoma elektronam ir unikāls kvantu skaits.

Saskaņā ar Pauli izslēgšanas principu divi elektroni nevar kopīgi izmantot četrus kvantu skaitļus.

Kvantu skaitļi ir svarīgi, jo tos var izmantot, lai noteiktu atoma elektronisko konfigurāciju un atomu elektronu iespējamo atrašanās vietu.

Kvantu skaitļi tiek izmantoti arī, lai noteiktu citas atomu īpašības, piemēram, jonizācijas enerģiju un atomu rādiusu.

Kvantu numuri apzīmē konkrētus čaumalas, apakškārtas, orbītas un elektronu deformācijas.

Tas nozīmē, ka viņi pilnībā apraksta elektrona īpašības atomos, tas ir, tie apraksta katru unikālo Šrēderera vienādojuma risinājumu vai viļņu funkciju, kas ir atomu elektroniem..

Kopā ir četri kvantu skaitļi: galvenais kvantu skaits (n), orbitālā leņķa impulsa kvantu skaits (l), magnētiskais kvantu skaits (ml) un elektrona centrifūgas kvantu skaits (ms).

Galvenais kvantu skaits, nn, raksturo elektrona enerģiju un visticamāko elektrona attālumu no kodola. Citiem vārdiem sakot, tas attiecas uz orbitāla lielumu un enerģijas līmeni, kādā elektronu novieto.

Apakšslāņu skaits vai ll raksturo orbitālās formas formu. To var izmantot arī, lai noteiktu leņķa mezglu skaitu.

Magnētiskais kvantu skaits, ml, apraksta enerģijas līmeņus apakškārtā, un ms attiecas uz spinēšanu uz elektronu, kas var būt uz augšu vai uz leju (Anastasiya Kamenko, 2017).

Aufbau princips

Aufbau nāk no vācu valodas vārda "Aufbauen", kas nozīmē "būvēt". Būtībā, rakstot elektronu konfigurācijas, mēs veidojam elektronu orbītas, kad mēs pārvietojamies no viena atoma uz otru.

Rakstot atoma elektronisko konfigurāciju, mēs piepildīsim orbitāli arvien lielāku atomu skaitļa secībā.

Aufbau princips izriet no Pauli izslēgšanas principa, kurā teikts, ka atomā nav divu fermionu (piemēram, elektronu)..

Tiem var būt tāds pats kvantu skaits, tāpēc tiem ir "jāierobežo" augstākos enerģijas līmeņos. Elektronu uzkrāšanās ir elektronu konfigurācijas priekšmets (Aufbau princips, 2015).

Stabiliem atomiem ir tikpat daudz elektronu kā kodoliem. Elektronus savāc ap kodolu kvantu orbitātēs pēc četriem pamatnoteikumiem, ko sauc par Aufbau principu.

1. Atomā nav divu elektronu, kuriem ir vienādi četri kvantu skaitļi n, l, m un s.
2. Pirmkārt, elektroni aizņems zemākās enerģijas līmeņa orbītas.
3. Elektroni vienmēr aizpildīs orbītas ar tādu pašu centrifūgas numuru. Kad orbītas ir pilnas, tas sāksies.
4. Elektroni aizpildīs orbītas ar kvantu skaitļu n un l summu. Orbitāles ar vienādām vērtībām (n + l) vispirms tiks aizpildītas ar n zemākām vērtībām.

Otrais un ceturtais noteikums pamatā ir vienāds. Ceturtā noteikuma piemērs būtu 2p un 3s orbītas.

2p orbitālis ir n = 2 un l = 2 un 3s orbitāls ir n = 3 un l = 1. (N + l) = 4 abos gadījumos, bet 2p orbitālai ir zemākā enerģija vai zemākā vērtība n un tiks aizpildīta pirms 3s slānis.

Par laimi, 2. attēlā redzamā Moeller diagramma var tikt izmantota elektronu aizpildīšanai. Grafiks tiek nolasīts, izpildot diagonālus no 1s.

2. attēlā redzamas atomu orbītas un bultiņas seko ceļam, kas jāievēro.

Tagad, kad ir zināms, ka orbitāļu secība ir pilna, vienīgais, kas palicis, ir iegaumēt katra orbitāla lielumu.

S orbitālēm ir viena iespējamā m vērtība_l satur 2 elektronus

P orbitālēm ir 3 iespējamās m vērtības_l satur 6 elektronus

D orbitālēm ir 5 iespējamās m vērtības_l satur 10 elektronus

F orbitālēs ir 7 iespējamās m vērtības_l satur 14 elektronus

Tas ir viss, kas nepieciešams, lai noteiktu elementa stabilā atoma elektronisko konfigurāciju.

Piemēram, ņemiet slāpekļa elementu. Slāpeklim ir septiņi protoni un līdz ar to septiņi elektroni. Pirmais orbitāls, kas jāaizpilda, ir 1s orbitāls. Orbitālē ir divi elektroni, tāpēc ir palikuši pieci elektroni.

Nākamais orbitāls ir 2s orbitāls un satur nākamos divus. Trīs pēdējie elektroni dosies uz 2p orbitālu, kas var saturēt līdz sešiem elektroniem (Helmenstine, 2017).

Hunda noteikumi

Aufbau sadaļā tika apspriests, kā elektroni vispirms aizpilda zemākās enerģijas orbītas un pēc tam pārvietojas līdz augstākām enerģijas orbitālēm tikai tad, kad zemākās enerģijas orbītas ir pilnas.

Tomēr pastāv problēma ar šo noteikumu. Protams, 1s orbītas ir jāaizpilda pirms 2s orbitālēm, jo ​​1s orbitālēm ir zemāka n vērtība un līdz ar to zemāka enerģija..

Un trīs dažādas 2p orbītas? Kādā kārtībā tie būtu jāaizpilda? Atbilde uz šo jautājumu ir Hunda noteikums.

Hundas noteikums nosaka, ka:

- Katra orbītā apakšlīmeņā ir aizņemta individuāli, pirms jebkura orbītā ir divreiz aizņemts.

- Visiem elektroniem individuāli aizņemtos orbitālos ir vienāds spin (lai palielinātu kopējo spin).

Kad elektroni tiek piešķirti orbitālēm, elektrons vispirms mēģina aizpildīt visas orbītas ar līdzīgu enerģiju (sauktas arī par deģenerētām orbitālēm), pirms pāra savienojas ar citu elektronu puscaurules orbitālā.

Atomiem zemes stāvokļos parasti ir tik daudz nesalīdzināmu elektronu, cik vien iespējams. Vizualizējot šo procesu, apsveriet, kā elektroni saskaras ar tādu pašu uzvedību kā magnēti, ja tie nonāk saskarē.

Kad negatīvi lādēti elektroni aizpilda orbītas, viņi vispirms mēģina iegūt pēc iespējas tālāk viens no otra, pirms viņiem ir jāsakrīt (Hund's Rules, 2015).

Atsauces

1. Anastasija Kamenko, T. E. (2017. gada 24. marts). Kvantu numuri. Izgūti no chem.libretexts.org.
2. Aufbau princips. (2015. gada 3. jūnijs). Izgūti no chem.libretexts.org.
3. Elektronu konfigurācijas un atomu īpašības. (S.F.). Izgūti no oneonta.edu.
4. Encyclopædia Britannica. (2011, 7. septembris). Elektroniskā konfigurācija. Atgūts no britannica.com.
5. Helmenstine, T. (2017. gada 7. marts). Aufbau princips - elektroniskā struktūra un Aufbau princips. Izgūti no.
6. Hunda noteikumi. (2015. gada 18. jūlijs). Izgūti no chem.libretexts.org.
7. Spektroskopiskā notācija. (S.F.). Izgūti no bcs.whfreeman.com.