Mi a külső elektronikus konfiguráció?



az elektronikus konfiguráció, az elektronikus struktúra is az atomok magja körül elhelyezkedő elektronok elrendezése.

A Bohr ősi atommodellje szerint az elektronok több szintet foglalnak el a mag körüli pályákon, a maghoz legközelebbi első rétegtől, a hetedik rétegtől, a Q-tól, amely a legmélyebb a magtól..

A kifinomultabb kvantummechanikai modellek alapján a K-Q rétegek orbitális csoportokba vannak osztva, amelyek mindegyike nem több, mint egy pár elektron (Encyclopædia Britannica, 2011).

Általában az elektronikus konfigurációt egy atom orbitáinak leírására használják a föld állapotában, de azt is használhatjuk, hogy egy kationban vagy anionban ionizált iont reprezentáljon, kompenzálva az elektronok elvesztését vagy nyereségét a megfelelő orbitáikban..

Az elemek sok fizikai és kémiai tulajdonsága korrelálható az egyedi elektronikus konfigurációikkal. A valens elektronok, az elektronok a legkülső rétegben az elem egyedülálló kémiai meghatározó tényezői.

Az elektronikus konfigurációk alapfogalmai

Mielőtt az atomok elektronjait az orbitákhoz rendelnénk, meg kell ismernünk az elektronikus konfigurációk alapfogalmát. Az időszakos táblázat minden eleme atomokból áll, amelyek protonokból, neutronokból és elektronokból állnak.

Az elektronok negatív töltést mutatnak, és az atom atommagja körül találhatók az elektron orbitális részében, úgy, mint az a tér térfogata, amelyben az elektron 95% -os valószínűséggel megtalálható..

A négy különböző típusú orbitális (s, p, d és f) különböző formájú, és az orbitális maximum két elektront tartalmazhat. A p, d és f orbitálisok különböző alszinteket tartalmaznak, így több elektronot is tartalmazhatnak.

Amint azt jeleztük, az egyes elemek elektronikus konfigurációja egyedülálló az időszakos táblázatban lévő pozíciójához. Az energiaszintet az időszak határozza meg, és az elektronok számát az elem atomi száma adja meg.

A különböző energiaszinteken lévő orbiták egymáshoz hasonlítanak, de az űrben különböző területeket foglalnak el.

Az 1s orbitális és a 2s orbitális pályák jellemzői az orbitális s (radiális csomópontok, gömb térfogat-valószínűségek, csak két elektronot stb.). De mivel különböző energiaszinteken találhatók, különböző helyeket foglalnak el a mag körül. Minden orbitát az időszakos táblázat bizonyos blokkjai képviselhetnek.

Az s s az alkálifémek területe, beleértve a héliumot is (1. és 2. csoport), a d blokk az átmeneti fémek (3-12. Csoport), a p blokk a 13-18. , Az f blokk a lantanid és aktinid sorozat (Faizi, 2016).

1. ábra: a periódusos rendszer elemei és azok periódusai, amelyek az orbiták energiaszintjétől függenek.

Aufbau alapelve

Aufbau a német "Aufbauen" szóból származik, ami "építeni". Lényegében az elektronkonfigurációk írásakor elektron-orbitákat építünk, amikor egyik atomról a másikra mozogunk.

Amikor egy atom elektronikus konfigurációját írjuk, az orbitákat az atomi szám növekvő sorrendjében töltjük be.

Az Aufbau elve a Pauli kizárás elvéből származik, amely szerint az atomban nincs két fermion (pl. Elektron). Lehet, hogy ugyanolyan kvantumszámúak lesznek, így magasabb energiaszinteken kell „egymásra rakni”.

Az elektronok felhalmozódása az elektronkonfigurációk tárgya (Aufbau-elv, 2015).

A stabil atomok annyi elektronot tartalmaznak, mint a protonok a magban. Az elektronok kvantum-orbitákban összegyűlnek a mag körül négy alapvető szabályt, az Aufbau-elvet.

  1. Az atomban nincsenek két elektron, amelyek ugyanazt a négy kvantumszámot tartalmazzák n, l, m és s.
  2. Az elektronok először a legalacsonyabb energiaszint orbitáit foglalják el.
  3. Az elektronok mindig kitöltik az orbitákat azonos centrifugálási számmal. Amikor az orbiták tele vannak, elkezdődik.
  4. Az elektronok kitölti az orbitákat az n és l kvantumszámok összegével. Az (n + l) egyenlő értékű orbitákat először n alacsonyabb értékekkel kell kitölteni.

A második és a negyedik szabály alapvetően megegyezik. A négy szabály egyik példája a 2p és a 3s orbiták.

A 2p orbitális n = 2 és l = 2 és a 3s orbitális értéke n = 3 és l = 1. (N + l) = 4 mindkét esetben, de a 2p orbitálisnak van a legalacsonyabb energiája vagy legalacsonyabb értéke n, és kitöltjük a 3s réteg.

Szerencsére a 2. ábrán látható Moeller-diagram az elektronok kitöltésére használható. A grafikon az 1-es diagonálok végrehajtásával olvasható.

2. ábra: Az elektronikus konfiguráció feltöltésének Moeller diagramja.

A 2. ábra az atomi orbitákat mutatja, és a nyilak követik az utat.

Most, hogy tudjuk, hogy az orbiták sorrendje tele van, az egyetlen dolog az, hogy az orbiták méretét emlékezzük meg.

Az S pályáknak 1 lehetséges értéke ml 2 elektront tartalmaz

A P pályáknak 3 lehetséges értéke ml 6 elektront tartalmaz

A D pályák 5 lehetséges értékkel rendelkeznekl 10 elektront tartalmaz

Az F orbitáknak 7 lehetséges értéke ml 14 elektront tartalmaz

Ez minden, ami egy elem stabil atomjának elektronikus konfigurációjának meghatározásához szükséges.

Vegyük például a nitrogén elemet. A nitrogénnek hét protonja van, és így hét elektronja van. Az első kitöltendő pálya az 1s orbitális.

Az orbitán két elektron van, így öt elektron maradt. A következő orbitális a 2s orbitális és a következő kettőt tartalmazza. A három utolsó elektron a 2p-es pályára megy, amely legfeljebb hat elektront tartalmazhat (Helmenstine, 2017).

A külső elektronikus konfiguráció fontossága

Az elektronkonfigurációk fontos szerepet játszanak az atomok tulajdonságainak meghatározásában.

Ugyanannak a csoportnak az összes atomja ugyanazzal a külső elektronikus konfigurációval rendelkezik, az n számú atomi szám kivételével, ezért vannak hasonló kémiai tulajdonságaik..

Néhány kulcsfontosságú tényező, amely befolyásolja az atomi tulajdonságokat, a legnagyobb elfoglalt pályák mérete, a magasabb energiájú orbiták energiája, az orbitális üreshelyek száma és az elektronok száma a magasabb energiájú orbitákban (elektronkonfigurációk és Atoms, SF tulajdonságai).

A legtöbb atomtulajdonság összefügghet az atommagnál kívülálló elektronok vonzerejének mértékével és a legkülső elektronrétegben lévő elektronok számával, a valenciaelektronok számával..

A külső réteg elektronjai olyanok, amelyek kovalens kémiai kötéseket képezhetnek, amelyek képesek kationokat vagy anionokat képezni, és amelyek a kémiai elemek oxidációjának állapotát adják (Khan, 2014).

Meg fogják határozni az atom sugarát is. Ahogy n egyre nagyobb, az atom sugara megnő. Amikor egy atom elveszít egy elektronot, az atom sugarának összehúzódása következik be, mivel a negatív töltés csökken a mag körül..

A külső réteg elektronjai azok, amelyeket a valencia kötéselmélet, a kristálymező és a molekuláris orbitális elmélet figyelembe veszi a molekulák tulajdonságainak és a kötések hibridizációinak megszerzéséhez (Bozeman Science, 2013).

referenciák

  1. Aufbau-elv. (2015, június 3.). A kem.libretexts: chem.libretexts.org fájlból származik.
  2. Bozeman Tudomány. (2013, Agoto 4). Elektronkonfiguráció. A youtube webhelyről: youtube.com.
  3. Elektronkonfigurációk és az atomok tulajdonságai. (S. F.). Oneonta.edu: oneonta.edu.
  4. Encyclopædia Britannica. (2011, szeptember 7). Elektronikus konfiguráció. Britannica: britannica.com.
  5. Faizi, S. (2016, július 12.). Elektronikus konfigurációk. A kem.libretexts: chem.libretexts.org fájlból.
  6. Helmenstine, T. (2017, március 7). Az Aufbau-elv - Elektronikus szerkezet és az Aufbau-alapelv. A gondolatból vettük ki: thinkco.com.
  7. Khan, S. (2014, június 8.). Valencia elektronok és kötés. Khanacademy: khanacademy.org.