Spectrale notatie

Tabel die de niveaus en de orbitalen aangeeft

Wat is spectrale notatie?

De Spectrale notatie Het is de opstelling van elektronen op energieniveaus rond de kern van een atoom. Volgens het oude atoommodel van Bohr bezetten elektronen verschillende niveaus in banen rond de kern, van de eerste laag die het dichtst bij de kern, k, k, tot de zevende laag, q, die het verst van de kern is.

In termen van een meer verfijnd kwantummechanisch model, worden K-Q-lagen onderverdeeld in een set orbitalen, die elk door niet meer dan een paar elektronen kunnen worden bezet.

Gewoonlijk wordt elektronische configuratie gebruikt om de orbitalen van een atoom in zijn fundamentele staat te beschrijven, maar het kan ook worden gebruikt om een ​​atoom weer te geven dat is geïoniseerd in een kation of anion, die het verlies of de winst van elektronen in hun respectieve orbitalen compenseert.

Veel van de fysische en chemische eigenschappen van de elementen kunnen worden gecorreleerd met hun unieke elektronische configuraties. Valencia -elektronen, elektronen in de buitenste laag, zijn de bepalende factor voor de unieke chemie van het element.

Wanneer elektronen van de buitenste laag van een atoomenergie van een soort ontvangen, gaan ze naar grotere energielagen. Aldus zal een elektron in de K -laag worden overgebracht naar de laag L die zich in een staat van de grootste energie bevindt.

Wanneer het elektron terugkeert naar zijn fundamentele toestand, geeft het de energie vrij die het heeft geabsorbeerd door een elektromagnetisch spectrum uit te zenden (licht). Aangezien elk atoom een ​​specifieke elektronische configuratie heeft, heeft het ook een specifiek spectrum dat spectrum van absorptie (of emissie) wordt genoemd.

Om deze reden wordt de term spectrale notatie gebruikt om te verwijzen naar elektronische configuratie.

Hoe de spectrale notatie te bepalen: kwantumnummers

Een totaal van vier kwantumaantallen worden gebruikt om de beweging en trajecten van elk elektron in een atoom volledig te beschrijven.

De combinatie van alle kwantumaantallen van alle elektronen in een atoom wordt beschreven door een golffunctie die voldoet aan de Schrödinger -vergelijking. Elk elektron in een atoom heeft een unieke set kwantumnummers.

Het kan u van dienst zijn: Molaire fractie: hoe het wordt berekend, voorbeelden, oefeningen

Volgens het uitsluitingsprincipe van Pauli kunnen twee elektronen niet dezelfde combinatie van vier kwantumnummers delen.

Kwantumaantallen zijn belangrijk omdat ze kunnen worden gebruikt om de elektronische configuratie van een atoom en de waarschijnlijke locatie van atoomelektronen te bepalen.

Kwantumaantallen worden ook gebruikt om andere kenmerken van atomen te bepalen, zoals ionisatie -energie en atoomradius.

Kwantumnummers wijzen specifieke schalen, subcaps, orbitalen en elektronenwisseling aan.

Dit betekent dat ze de kenmerken van een elektron in een atoom volledig beschrijven, dat wil zeggen dat ze elke enkele oplossing beschrijven voor de Schrödinger -vergelijking, of de golffunctie, elektronen in een atoom.

Er zijn in totaal vier kwantumnummers: het belangrijkste kwantumnummer (n), het kwantumnummer van de orbitale hoek (L), het magnetische kwantumgetal (ml) en het kwantumnummer van de elektronenspin (MS).

Het belangrijkste kwantumnummer, NN, beschrijft de energie van een elektron en de meest waarschijnlijke afstand van het kernelektron. Met andere woorden, het verwijst naar de grootte van het orbitaal en het energieniveau waarin een elektron wordt geplaatst.

Het aantal subcaps, of LL, beschrijft de vorm van het orbitaal. Het kan ook worden gebruikt om het aantal hoekknooppunten te bepalen.

Het magnetische kwantumnummer, ML, beschrijft energieniveaus in een subcap en verwijst meer naar de spin op het elektron, dat omhoog of omlaag kan zijn.

AUFBAU -principe

Aufbau komt uit het Duitse woord Aufbauen, Wat betekent "bouwt". In wezen, bij het schrijven van elektronenconfiguraties bouwen we elektronenorbitalen terwijl we doorgaan van het ene atoom naar het andere.

Terwijl we de elektronische configuratie van een atoom schrijven, vullen we de orbitalen in toenemende volgorde van atoomnummer.

Het AUFBAU -principe is afkomstig van het uitsluitingsprincipe van Pauli, dat zegt dat er geen twee fermionen (bijvoorbeeld elektronen) in een atoom zijn.

Het kan u van dienst zijn: Bijnrinezuur: formule, eigenschappen, risico's en gebruik

Ze kunnen dezelfde set kwantumaantallen hebben, dus ze moeten zich "accumuleren" op hogere energieniveaus. Hoe elektronen zich ophopen, is een onderwerp van elektroneninstellingen.

De stabiele atomen hebben zoveel elektronen als de protonen in de kern. De elektronen verzamelen zich rond de kern in kwantumorbitalen na vier basisregels genaamd AUFBAU -principe.

1. Er zijn geen twee elektronen in het atoom die dezelfde vier kwantumnummers n, l, m en s deelden.

2. Elektronen zullen eerst de orbitalen van het laagste energieniveau bezetten.

3. De elektronen vullen de orbitalen altijd met hetzelfde spinnummer. Wanneer de orbitalen vol zijn, begint deze.

4. Elektronen vullen orbitalen voor de som van kwantumnummers n en l. Orbitalen met gelijke waarden (n + l) worden eerst gevuld met lagere n waarden.

De tweede en vierde regels zijn in principe hetzelfde. Een voorbeeld van regel vier zou orbitalen 2p en 3s zijn.

Een orbitale 2p is n = 2 en l = 2 en een 3s orbitaal is n = 3 en l = 1. (N + l) = 4 in beide gevallen, maar het 2p orbitaal heeft de laagste energie of lagere waarde en wordt vóór laag 3s gevuld.

Afbeelding 2: Moeller -diagram van elektronische configuratievulling

Gelukkig kunt u het Moeller -diagram gebruiken dat in figuur 2 wordt getoond om de elektronen te vullen. De grafiek wordt gelezen door de diagonalen uit 1s uit te voeren.

Figuur 2 toont atomaire orbitalen en pijlen geven de manier aan om te volgen.

Nu het bekend is dat de volgorde van de orbitalen is gevuld, is het enige dat overblijft, het onthouden van de grootte van elk orbitaal.

Orbitalen hebben 1 mogelijke waarde van m_l Om 2 elektronen te bevatten

P -orbitalen hebben 3 mogelijke waarden van M_l Om 6 elektronen te bevatten

Orbitalen hebben 5 mogelijke waarden van m_l Om 10 elektronen te bevatten

F orbitalen hebben 7 mogelijke waarden_l Om 14 elektronen te bevatten

Dit is alles wat nodig is om de elektronische configuratie van een stabiel atoom van een element te bepalen.

Kan u van dienst zijn: dodecil natriumsulfaat (SDS): structuur, eigenschappen, gebruik

Neem bijvoorbeeld het stikstofelement. Stikstof heeft zeven protonen en daarom zeven elektronen. De eerste orbitale om te vullen zijn de orbitale 1s. Een orbitale S heeft twee elektronen, dus er zijn nog vijf elektronen over.

De volgende orbital is de 2s orbital en bevat de volgende twee. De drie laatste elektronen gaan naar de 2p orbital die maximaal zes elektronen kan bevatten.

Zinkregels

De AUFBAU -sectie besprak hoe elektronen eerst de laagste energie -orbitalen vullen en vervolgens alleen naar de hoogste energie -orbitalen gaan nadat de lagere energie -orbitalen vol zijn.

Er is echter een probleem met deze regel. Zeker, 1s orbitalen moeten worden ingevuld vóór 2s orbitalen, omdat 1s orbitalen een lagere waarde van n hebben, en daarom een ​​lagere energie.

En de drie verschillende orbitalen? In welke volgorde moeten ze worden gevuld? Het antwoord op deze vraag omvat de zinkregel.

De zinkregel stelt dat:

- Elk orbitaal in een subniveau wordt afzonderlijk bezet voordat een orbitaal dubbel bezet is.

- Alle elektronen in individueel bezette orbitalen hebben dezelfde wending (om de totale wending te maximaliseren).

Wanneer elektronen worden toegewezen aan orbitalen, probeert een elektron eerst alle orbitalen te vullen met vergelijkbare energie (ook gedegenereerde orbitalen genoemd) voordat ze in een half orbitaal worden gekoppeld aan een ander elektron.

Atomen in aardstaten hebben de neiging om zoveel mogelijk elektronen te hebben. Overweeg bij het visualiseren van dit proces hoe elektronen hetzelfde gedrag vertonen als dezelfde polen in een magneet als ze contact opnemen.

Wanneer negatief geladen elektronen de orbitalen vullen, proberen ze eerst zoveel mogelijk weg te komen voordat ze moeten matchen.

Referenties

1. Kwantumgetallen. Chem hersteld.Librhetxts.borg.
2. Elektronenconfiguraties en de eigenschappen van atomen (s.F.)). Hersteld van Oneonta.Edu.
3. Elektronische configuratie. Hersteld uit Britannica.com.