Mikä on Spectral Notation?



spektrin merkintä taielektroninen kokoonpano on elektronien järjestely energian tasoilla atomin ytimen ympärille.

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, uloimman kerroksen elektronit, ovat ratkaiseva tekijä elementin ainutlaatuiselle kemialle (elektronikonfiguraatiot ja Atomien ominaisuudet, S.F.).

Kun atomien uloimmassa kerroksessa olevat elektronit saavat jonkinlaista energiaa, ne siirtyvät korkeampiin energiakerroksiin. Siten elektroni K-kerroksessa siirretään L-kerrokseen samalla kun se on korkeammassa energiatilassa.

Kun elektroni palaa maahan, se vapauttaa sen absorboiman energian lähettämällä sähkömagneettista spektriä (valo). Koska jokaisella atomilla on tietty elektroninen konfiguraatio, sillä on myös spesifinen spektri, jota kutsutaan absorptio- (tai emissiospektriksi)..

Tästä syystä termiä spektri-merkintä käytetään viittaamaan elektroniseen konfiguraatioon (Spektroskooppinen merkintä, S.F.).

Miten määritetään spektrin merkintä: kvanttiluvut

Kaikkiaan neljän kvanttiluvun avulla kuvataan täydellisesti kunkin elektronin liike ja reitit atomissa.

Kaikkien atomien kaikkien elektronien kvanttilukujen yhdistelmää kuvataan aaltofunktiolla, joka vastaa Schrödingerin yhtälöä. Jokaisessa atomissa olevalla elektronilla on ainutlaatuinen joukko kvanttilukuja.

Paulin syrjäytymisperiaatteen mukaan kaksi elektronia eivät voi jakaa samaa kvanttilukujen yhdistelmää.

Kvanttiluvut ovat tärkeitä, koska niitä voidaan käyttää atomin elektronisen konfiguraation ja atomin elektronien todennäköisen sijainnin määrittämiseen.

Kvanttilukuja käytetään myös atomien muiden ominaisuuksien, kuten ionisaatioenergian ja atomisäteen, määrittämiseen.

Kvanttiluvut osoittavat tiettyjä kuoret, alikerrokset, kiertoradat ja elektronin käänteet.

Tämä tarkoittaa sitä, että ne kuvaavat täysin elektronin ominaisuuksia atomissa, eli ne kuvaavat jokaisen ainutlaatuisen ratkaisun Schrödingerin yhtälöön tai aaltofunktioon atomien atomissa..

Yhteensä on neljä kvanttilukua: pää kvanttiluku (n), kiertoradan kvanttimäärä (l), magneettinen kvanttiluku (ml) ja elektronin spinin kvanttiluku (ms).

Pää kvanttiluku, nn, kuvaa elektronin energiaa ja elektronin todennäköisintä etäisyyttä ytimestä. Toisin sanoen se viittaa kiertoradan kokoon ja energian tasoon, jolla elektroni sijoitetaan.

Alikerrosten tai ll: n lukumäärä kuvaa kiertoradan muotoa. Sitä voidaan käyttää myös määrittämään kulmasolmujen lukumäärä.

Magneettinen kvanttiluku, ml, kuvaa energiakerroksia alikerroksessa, ja ms viittaa elektronin spiniin, joka voi olla ylös tai alas (Anastasiya Kamenko, 2017).

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, jonka mukaan atomissa ei 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.

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).

Hundin säännöt

Aufbau-osassa keskusteltiin siitä, miten elektronit täyttävät alemmat energian kiertoradat ja siirtyvät sitten korkeampiin energiapyöriin vasta sen jälkeen, kun alemmat energiakierrokset ovat täynnä.

Tässä säännössä on kuitenkin ongelma. On selvää, että 1s: n kiertoradat on täytettävä ennen 2s-orbitaaleja, koska 1: n orbitaaleilla on alhaisempi n-arvo ja siten pienempi energia.

Ja kolme erilaista 2p-kiertorataa? Missä järjestyksessä ne pitäisi täyttää? Vastaus tähän kysymykseen liittyy Hundin sääntöön.

Hundin sääntö toteaa, että:

- Jokainen alatason kiertorata on varattu yksilöllisesti ennen kuin jokainen kiertorata on kaksinkertaisesti käytössä.

- Kaikkien yksittäisten miehitetyn kiertoradan elektronien spin on sama (maksimoidakseen koko spin).

Kun elektronit on osoitettu orbitaaleille, elektroni pyrkii ensin täyttämään kaikki orbitaalit, joilla on samanlainen energia (jota kutsutaan myös degeneroiduiksi kiertoradaksi), ennen kuin muodostetaan pari toista elektronia puoliksi täydessä kiertoradalla.

Maassa olevien atomien atomeilla on taipumus saada mahdollisimman paljon parittomia elektroneja. Tarkastellessasi tätä prosessia, mieti, miten elektronit näyttävät saman käyttäytymisen kuin samat magneetit, jos ne tulevat kosketuksiin.

Kun negatiivisesti varautuneet elektronit täyttävät kiertoradat, he yrittävät ensin päästä mahdollisimman kauas toisistaan ​​ennen kuin heillä on oltava perhettä (Hundin säännöt, 2015).

viittaukset

  1. Anastasiya Kamenko, T. E. (2017, maaliskuu 24). Quantum-numerot. Haettu osoitteesta chem.libretexts.org.
  2. Aufbau-periaate. (2015, 3. kesäkuuta). Haettu osoitteesta chem.libretexts.org.
  3. Elektronikonfiguraatiot ja atomien ominaisuudet. (S.F.). Haettu osoitteesta oneonta.edu.
  4. Encyclopædia Britannica. (2011, 7. syyskuuta). Elektroninen kokoonpano. Palautettu britannica.comista.
  5. Helmenstine, T. (2017, maaliskuu 7). Aufbau-periaate - sähköinen rakenne ja Aufbau-periaate. Haettu osoitteesta thinkco.com.
  6. Hundin säännöt. (2015, 18. heinäkuuta). Haettu osoitteesta chem.libretexts.org.
  7. Spektroskooppinen merkintä. (S.F.). Haettu osoitteesta bcs.whfreeman.com.