Elektronikus konfiguráció

A az elektronok atomon vagy molekulán belüli eloszlását „elektronikus konfigurációnak” nevezik, amely meghatározza az elektronok által elfoglalt energiaszinteket és pályákat. Egy elem atomszáma, amely megegyezik az atommagban lévő protonok számával, meghatározza az elem elektronkonfigurációját.

Az egyes héjakban és részhéjakban lévő elektronok mennyiségét jellemzően számok és betűk sorozata jelzi, például 1s 2s²2p⁶, amikor egy atom elektronikus konfigurációját írják le. A főkvantumszámot, amely az elektron energiaszintjével vagy héjával korrelál, a sorozat első számával jelöljük. A szögimpulzus-kvantumszám határozza meg, hogy a főkvantumszám után melyik betű jelöli az elektron alhéját vagy pályáját.

Egy pályadiagram vagy elektronhéjdiagram, amely az elektronok elrendezését mutatja az atom energiaszintjein és pályáin belül, szintén használható egy atom elektronkonfigurációjának ábrázolására. Minden pályát egy doboz vagy kör jelképez egy pályadiagramon, és minden elektront egy felfelé vagy lefelé mutató nyíl jelképez, hogy jelölje a spinjét.

Az atom elektronszerkezete jelentős szerepet játszik az elem számos kémiai és fizikai jellemzőjének meghatározásában. Például egy atom reakciókészségét, kötési jellemzőit és a kémiai reakciókban való részvételi képességét mind befolyásolja az elektronjainak mennyisége és elrendezése. Az elektron atomból való kiemeléséhez szükséges energiamennyiséget ionizációs energiának nevezzük, amelyet az atom elektronkonfigurációja is meghatároz.

Egy elem helye a periódusos táblázatban, amely az elemek növekvő rendszámba rendezett listája, szintén megjósolható az elem elektronikus konfigurációjával. A periódusos táblázat olyan elemeket csoportosít, amelyek összehasonlítható elektronikus konfigurációkkal és egyenértékű tulajdonságokkal rendelkeznek.

A Pauli-féle kizárási elv, amely azt állítja, hogy egy atomban nem lehet két elektron azonos kvantumszámkészlettel, meghatározza az atom elektronkonfigurációját. Ennek megfelelően egy atomban minden elektronnak külön energiaszinten és pályán kell laknia, és minden pályán csak egy ellentétes spinű elektronpár fér el.

keret tkinter

Különféle spektroszkópiai módszerek használhatók egy atom elektronkonfigurációjának közvetlen meghatározására. Például egy atom elektromos konfigurációja alapállapotában meghatározható egy elem emissziós spektrumával, az atomban lévő elektronok energiaszintje pedig az elem abszorpciós spektruma segítségével.

Összefoglalva, az atomok elektronikus konfigurációja szerkezetének alapvető összetevője, és számos kémiai és fizikai jellemzőjét befolyásolja. Egy elem atomszáma határozza meg annak elektronikus konfigurációját, amely számok és szimbólumok sorozataként, pályadiagramként vagy elektronhéjdiagramként jeleníthető meg. A spektroszkópiai módszerekkel kísérletileg feltárható Pauli-kizárási elv határozza meg az atom elektronkonfigurációját.

Az elektronikus konfigurációk hasznosak:

• Egy elem vegyértékének meghatározása.
• Elemek egy csoportjának jellemzőinek előrejelzése (A hasonló elektronkonfigurációjú elemek tulajdonságai gyakran azonosak).
• Az atomspektrum elemzése.

Hogyan írjunk elektronikus konfigurációt

Kagylók

A főkvantumszám alapján kiszámítható a héjba elférő elektronok legnagyobb száma (n). Ennek képlete 2n², ahol n a héj száma. Az alábbi táblázatok felsorolják a héjakat, az n értékeket és az elférő elektronok teljes számát.

Alhéjak

• Az azimutális kvantumszám (amelyet 'l' betű jelöl) meghatározza azokat az alhéjakat, amelyekre az elektronok fel vannak osztva.
• A főkvantumszám értéke, az n, határozza meg ennek a kvantumszámnak az értékét. Ennek eredményeként négy különálló alhéj létezhet, ha n egyenlő 4-gyel.
• Amikor n=4. Az s, p, d és f részhéjak a megfelelő részhéjak l=0, l=1, l=2 és l=3 esetén.
• A 2*(2l+1) egyenlet azt adja meg, hogy egy részhéj hány elektront tud befogadni maximális kapacitásában.
• Ezért az s, p, d és f részhéjba beilleszthető elektronok legnagyobb száma rendre 2, 6, 10 és 14.

Jelölés

• Alhéjcímkék segítségével egy atom elektronkonfigurációját írjuk le. Ezek a címkék tartalmazzák az alhéj számát és a héjszámot, amelyet a fő kvantumszám határoz meg.
• a jelölést (az azimutális kvantumszám adja), és felső indexben az elektronok teljes számát az alhéjban.
• Például a jelölés „1s²' ha az első héj s részhéjában két elektron lenne.
• Az alumínium (13-as rendszámú) elektronkonfigurációja 1s-el fejezhető ki²2s²2p⁶3s²3p¹ezen alhéjcímkék használatával.

Az Aufbau-elvet, a Pauli-elvet és a Hund-szabályt használják az atompályák kitöltésére. Ezek az irányelvek segítenek annak eldöntésében, hogy az elektronok hogyan foglalják el a hozzáférhető pályákat.

Szerkezeti elve:

Az Aufbau-elv szerint az elektronok a növekvő energia irányában foglalják el a pályákat. Ez azt jelzi, hogy a magasabb energiájú pályák feltöltése előtt az elektronok először az alacsonyabb energiájú pályákat töltik meg. A periódusos rendszer segítségével sorrendben meghatározhatjuk a pályák energiaszintjét. A pályák címkéi betűk és számok kombinációi: a betű a pálya alakját vagy részhéját (s, p, d, f), a szám pedig a főkvantumszámot (n), amely a pálya energiaszintjét jelöli. orbitális.

Pauli-kizárási elv:

Egy atomban nincs két elektron négy kvantumszám (n, l, ml és ms) azonos halmaza, a Pauli-féle kizárási elv szerint. Az egyes pályákon a legnagyobb számú elektron elfér, és ezeknek ellentétes spinekkel kell rendelkezniük.

a java ellenőrzés nulla

Kutyaszabály:

Hund szabálya szerint az elektronok először azonos spinű pályákon fognak elhelyezkedni, amikor degenerált pályákat (azonos energiájú pályákat) töltenek meg. Ennek megfelelően a degenerált pályákon lévő elektronok folyamatosan megpróbálják maximalizálni teljes spinjüket.

Az atomi pályák kitöltési sorrendje ezen elvek alapján határozható meg.

A pályák kitöltése a következő sorrendben történik:

• 1s, 2s, 2p, 3s, 3p, 4s, 3d, 4p, 5s, 4d, 5p, 6s, 4f, 5d, 6p, 7s, 5f, 6d, 7p és így tovább
• Ennek demonstrálására vegyük példának a szénterhelést (6-os atomszám). Hat elektron van jelen a szénben, és ezek a fent leírt módon foglalják el a hozzáférhető pályákat.
• Az 1s pályát az első két elektron tölti ki. A 2s pályát a következő két elektron tölti ki. A három lehetséges 2p pálya közül kettőt egy-egy elektron foglal el a maradék két elektron. A szén most 1s elektronszerkezettel rendelkezik²2s²2p².

Összefoglalva, az Aufbau-elv, a Pauli-elv és a Hund-szabály mind-mind szabályozza az atompályák feltöltődését. Ezeknek a szabályoknak köszönhetően minden elem eltérő elektronkonfigurációval rendelkezik, amelyek segítenek meghatározni, hogy az elektronok milyen sorrendben foglalják el a rendelkezésre álló pályákat.

Az első 30 elem elektronikus konfigurálása a növekvő atomszám szerint:

Íme néhány ok, amiért az elektronikus konfiguráció elengedhetetlen:

1. Kémiai reakciókészség

Az atom kémiai reakcióját az elektronikus konfigurációja határozza meg. Az elektronikus konfiguráció az, ami az elemek közötti reakciókból vegyületeket eredményez. Az, hogy egy atom milyen könnyen szerezhet, veszíthet vagy oszthat meg elektronokat azért, hogy kémiai kötéseket hozzon létre más atomokkal, az elektronok számától és elrendezésétől függ a legkülső energiaszinten, az úgynevezett vegyértékhéjon. Például a stabil konfiguráció elérése érdekében a legkülső héjukban egy vagy két elektront tartalmazó elemek hajlamosak elveszíteni ezeket az elektronokat, míg az öt, hat vagy hét elektront tartalmazó elemek a legkülső héjukban hajlamosak felvenni ezeket az elektronokat. Ez segít megjósolni, hogy a különböző elemek milyen típusú vegyületeket hozhatnak létre.

2. Ragasztási tulajdonságok

Az atomok között kialakuló kémiai kötések fajtáit is meghatározza azok elektronkonfigurációja. A kovalens kötések jellemzően hasonló elektronkonfigurációjú atomok között, míg az ionos kötések jellemzően különböző konfigurációjú atomok között jönnek létre. A létrejövő kémiai kötések intenzitását és stabilitását az elektronikus konfiguráció is befolyásolja. Például a szénatom elektronikus konfigurációjában lévő négy vegyértékelektron lehetővé teszi, hogy stabil kovalens kötéseket hozzon létre más szénatomokkal, ami sokféle szerves vegyület létrejöttét eredményezi.

tavaszi csizma annotációk

3. Fizikai tulajdonságok

Egy elem fizikai jellemzőit, például olvadáspontját és forráspontját, sűrűségét és vezetőképességét az elektronszerkezete is befolyásolja. Az elektronok száma és azok elrendezése a vegyértékhéjban meghatározza az atomok kölcsönhatásának erősségét, ami befolyásolja az elem fizikai viselkedését. Például, mivel szabad elektronjaik könnyen képesek mozogni és elektromosságot vezetni, a fémek magas elektromos és hővezető képességgel rendelkeznek.

4. Időszakos trendek

A periódusos rendszer periodikus trendek alapján szerveződik, mivel az atomok elektronszerkezetén alapul. A periódusos rendszer elemeinek tulajdonságainak szabályos varianciamintázatait periodikus trendeknek nevezzük. Az atomok elektronikus konfigurációjában bekövetkező változások és ezek hatása az elemek méretére, reakcióképességére és kötési jellemzőire felhasználható ezen tendenciák megértésére.

Összefoglalva, az atomok elektronikus konfigurációjának ismerete szükséges ahhoz, hogy megértsük molekuláris és fizikai jellemzőit. Alapvető fontosságú egy elem kémiai viselkedésének és más elemekkel való egyesülési képességének előrejelzéséhez, hogy vegyületeket hozzanak létre. Az elektronikus konfiguráció megértése segít megmagyarázni a periódusos mintákat és az elemi tulajdonságok különbségeit a periódusos rendszerben.