Mikä on ulkoinen elektroninen kokoonpano?



elektroninen kokoonpano, kutsutaan myös elektroniseksi raken- teeksi, on elektronien järjestely energian tasoilla atomirungon ympärille.

Bohrin muinaisen atomimallin mukaan elektronit vievät useita tasoja kiertoradalla ytimen ympärillä, ensimmäisestä kerroksesta, joka on lähinnä ydintä, K seitsemänteen kerrokseen, Q, joka on kauimpana ytimestä.

Mitä kehittyneempi kvanttimekaniikan malli, K-Q kerrokset jaettu joukko orbitaalit, joista jokainen voi täyttyä enintään yhdet elektroneja (Encyclopædia Britannica, 2011).

Yleisesti, elektroninen kokoonpano käytetään kuvaamaan orbitaalien atomin perustilaansa, mutta voidaan käyttää myös edustamaan atomi, joka on ionisoidaan kationi tai anioni, joka kompensoi menetys tai voitto elektronien niiden orbitaalien.

Monet elementtien fysikaaliset ja kemialliset ominaisuudet voidaan korreloida niiden ainutlaatuisten elektronisten kokoonpanojen kanssa. Valenssielektronit, ulomman kerroksen elektronit, ovat ratkaiseva tekijä elementin ainutlaatuiselle kemialle.

Sähköisten kokoonpanojen perusajatukset

Ennen kuin atomien elektronit annetaan orbitaaleille, on perehdyttävä elektronisten kokoonpanojen peruskäsitteisiin. Jokainen jaksollisen taulukon elementti koostuu atomeista, jotka koostuvat protoneista, neutroneista ja elektroneista.

Elektronit osoittavat negatiivisen varauksen ja ne löytyvät atomin ytimestä elektronin orbitaaleissa, jotka määritellään tilan tilavuudeksi, jossa elektroni löytyy 95%: n todennäköisyydellä.

Neljällä eri tyyppisellä orbitaalilla (s, p, d ja f) on erilaiset muodot, ja kiertoradalla voi olla enintään kaksi elektronia. P-, d- ja f-orbitaaleissa on eri alitasot, joten ne voivat sisältää enemmän elektroneja.

Kuten on osoitettu, kunkin elementin elektroninen konfiguraatio on ainutlaatuinen asemalleen jaksollisessa taulukossa. Energian taso määräytyy jakson mukaan ja elektronien lukumäärä annetaan elementin atominumerolla.

Erilaisilla energian tasoilla olevat orbitaalit ovat samankaltaisia, mutta niillä on tilaa eri alueilla.

1s: n kiertoradalla ja 2s: n kiertoradalla on orbitaalin s ominaisuudet (säteittäiset solmut, pallomaiset tilavuus todennäköisyydet, ne voivat sisältää vain kaksi elektronia jne.). Mutta koska ne löytyvät eri energian tasoista, ne ovat eri tiloissa ytimen ympärillä. Kukin kiertorata voidaan esittää tietyillä lohkoilla jaksollisessa taulukossa.

Lohko s on alkalimetallien alue, mukaan lukien helium (ryhmät 1 ja 2), lohko d ovat siirtymämetalleja (ryhmät 3 - 12), lohko p ovat ryhmien 13 - 18 pääryhmän elementtejä , Lohko f ovat lantanidi- ja aktinidisarja (Faizi, 2016).

Kuvio 1: jaksollisen taulukon elementit ja niiden jaksot, jotka vaihtelevat kiertoradan energian tasojen mukaan.

Periaate Aufbau

Aufbau tulee saksalaisesta sanasta "Aufbauen", joka tarkoittaa "rakentaa". Pohjimmiltaan, kun kirjoitamme elektronikonfiguraatioita, rakennamme elektronirakeita, kun siirrymme yhdestä atomista toiseen.

Kun kirjoitamme atomin elektronisen kokoonpanon, täytämme orbitaalit kasvavassa atomiarvon järjestyksessä.

Aufbau-periaate perustuu Paulin syrjäytymisperiaatteeseen, jossa sanotaan, ettei atomissa ole kahta fermionia (esim. Elektronia). Niillä voi olla sama joukko kvanttilukuja, joten niiden täytyy "pinota" korkeammilla energiamäärillä.

Miten elektronit kertyvät elektronin kokoonpanoissa (Aufbau Principle, 2015).

Vakavissa atomeissa on yhtä monta elektronia kuin protonit ytimessä. Elektronit kerääntyvät ytimen ympärille kvanttiorbitaaleissa neljän perussäännön mukaisesti, joita kutsutaan Aufbau-periaatteeksi.

  1. Atomissa ei ole kahta elektronia, joilla on samat neljä kvanttilukua n, l, m ja s.
  2. Elektronit vievät ensin alimman energian tason orbitaalit.
  3. Elektronit täyttävät aina kiertoradat samalla spin-numerolla. Kun kiertoradat ovat täynnä, se alkaa.
  4. Elektronit täyttävät orbitaalit kvanttilukujen n ja l summan perusteella. Orbitaalit, joiden arvot ovat yhtä suuret (n + l), täytetään ensin arvoilla n alempi.

Toinen ja neljäs sääntö ovat periaatteessa samat. Esimerkki neljästä säännöstä olisi 2p- ja 3s-orbitaalit.

2P silmäkuopan on n = 2 ja L = 2 ja 3s kiertoaika on n = 3 ja I = 1 (N + l) = 4 molemmissa tapauksissa, mutta 2p silmäkuopan, jolla on alhaisin energia- tai alempi n arvo täytetään ennen 3s kerros.

Onneksi kuviossa 2 esitetty Moeller-kaavio voidaan käyttää elektronien täyttämiseen. Kaavio luetaan suorittamalla diagonaalit 1s: sta.

Kuva 2: Moeller-kaavio sähköisen konfiguraation täyttämisestä.

Kuviossa 2 on esitetty atomipallot ja nuolet seuraavat polkua.

Nyt kun tiedetään, että kiertoradojen järjestys on täynnä, ainoa asia on jäljellä kunkin kiertoradan koko..

S orbitaaleissa on 1 mahdollinen arvo ml sisältää kaksi elektronia

P orbitaaleissa on kolme mahdollista arvoa ml sisältää 6 elektronia

D orbitaaleissa on 5 mahdollista arvoa ml sisältää 10 elektronia

F orbitaaleissa on 7 mahdollista arvoa ml sisältää 14 elektronia

Tämä on kaikki mitä tarvitaan elementin stabiilin atomin elektronisen konfiguraation määrittämiseksi.

Ota esimerkiksi typpielementti. Typpi sisältää seitsemän protonia ja siten seitsemän elektronia. Ensimmäinen orbitaali on 1s: n kiertorata.

Orbitaalissa on kaksi elektronia, joten jäljellä on viisi elektronia. Seuraava kiertorata on 2s-kiertorata ja sisältää seuraavat kaksi. Kolme viimeistä elektronia menee 2p-kiertoradalle, joka voi sisältää jopa kuusi elektronia (Helmenstine, 2017).

Ulkoisen elektronisen kokoonpanon merkitys

Elektronikonfiguraatioilla on tärkeä rooli atomien ominaisuuksien määrittämisessä.

Kaikilla saman ryhmän atomeilla on sama ulkoinen elektroninen konfiguraatio, lukuun ottamatta atomilukua n, minkä vuoksi niillä on samanlaiset kemialliset ominaisuudet.

Joitakin tärkeimpiä tekijöitä, jotka vaikuttavat atomiominaisuuksiin, ovat suurimpien miehitettyjen orbitaalien koko, korkeamman energian kiertoradan energia, orbitaalisten avoimien työpaikkojen lukumäärä ja elektronien lukumäärä korkeampien energialähteiden kohdalla (elektronikonfiguraatiot ja Atomien ominaisuudet, SF).

Useimmat atomiominaisuudet voivat liittyä ytimen ulkopuolisempien elektronien vetovoiman ja uloimman elektronikerroksen elektronien lukumäärään, valenssielektronien lukumäärään..

Ulkokerroksen elektronit ovat sellaisia, jotka voivat muodostaa kovalenttisia kemiallisia sidoksia, jotka ovat kyky ionisoida kationien tai anionien muodostamiseksi, ja ne, jotka antavat kemiallisten elementtien hapettumisen tilan (Khan, 2014).

Ne määrittävät myös atomin säteen. Koska n muuttuu suuremmaksi, atomisäde kasvaa. Kun atomi menettää elektronin, atomiradian supistuminen johtuu negatiivisen varauksen vähenemisestä ytimen ympärillä.

Ulkokerroksen elektronit ovat sellaisia, jotka valenssisideteorian, kiteisen kenttäteorian ja molekyyliorbitaaliteorian avulla otetaan huomioon molekyylien ominaisuuksien ja sidosten hybridisaatioiden saamiseksi (Bozeman Science, 2013).

viittaukset

  1. Aufbau-periaate. (2015, 3. kesäkuuta). Haettu osoitteesta chem.libretexts: chem.libretexts.org.
  2. Bozeman Science. (2013, Agoto 4). Elektronikonfigurointi. Otettu YouTubesta: youtube.com.
  3. Elektronikonfiguraatiot ja atomien ominaisuudet. (S.F.). Otettu osoitteesta oneonta.edu: oneonta.edu.
  4. Encyclopædia Britannica. (2011, 7. syyskuuta). Elektroninen kokoonpano. Britannica: britannica.com.
  5. Faizi, S. (2016, 12. heinäkuuta). Elektroniset kokoonpanot. Otettu osoitteesta chem.libretexts: chem.libretexts.org.
  6. Helmenstine, T. (2017, maaliskuu 7). Aufbau-periaate - sähköinen rakenne ja Aufbau-periaate. Thinkcosta otettu: thinkco.com.
  7. Khan, S. (2014, 8. kesäkuuta). Valenssielektronit ja liimaus. Khanacademy: khanacademy.org.