Što je spektralna notacija?



spektralni zapis iliElektronska konfiguracija je raspored elektrona u energetskim razinama oko jezgre atoma.

U pogledu rafiniranijeg kvantno-mehaničkog modela, K-Q slojevi su podijeljeni u skup orbitala, od kojih svaki može biti zauzet ne više od jednog para elektrona (Encyclopædia Britannica, 2011).

Obično se elektronska konfiguracija koristi za opisivanje orbitala atoma u svom osnovnom stanju, ali se također može koristiti za predstavljanje atoma koji je ioniziran u kationu ili anionu, kompenzirajući gubitak ili dobit elektrona u njihovim orbitalima..

Mnoga fizikalna i kemijska svojstva elemenata mogu se povezati s njihovim jedinstvenim elektroničkim konfiguracijama.

Valentni elektroni, elektroni u vanjskom sloju, odlučujući su čimbenik za jedinstvenu kemiju elementa (elektroničke konfiguracije i svojstva atoma, S.F.).

Kada elektroni u najudaljenijem sloju atoma primaju neku vrstu energije, prelaze se u slojeve više energije. Tako će elektron u sloju K biti prenesen u sloj L dok je u višem energetskom stanju.

Kada se elektron vrati u svoje osnovno stanje, oslobađa energiju koju apsorbira emitirajući elektromagnetski spektar (svjetlo). Budući da svaki atom ima specifičnu elektronsku konfiguraciju, on će također imati specifičan spektar koji će se zvati spektar apsorpcije (ili emisije)..

Iz tog razloga, pojam spektralne oznake koristi se za upućivanje na elektronsku konfiguraciju (Spectroscopic Notation, S.F.).

Kako odrediti spektralni zapis: kvantni brojevi

Za opisivanje kretanja i trajektorija svakog elektrona unutar atoma koriste se ukupno četiri kvantna broja.

Kombinacija svih kvantnih brojeva svih elektrona u atomu opisana je valnom funkcijom koja je u skladu s Schrödingerovom jednadžbom. Svaki elektron u atomu ima jedinstveni skup kvantnih brojeva.

Prema Paulijevom načelu isključenja, dva elektrona ne mogu dijeliti istu kombinaciju četiri kvantna broja.

Kvantni brojevi su važni jer se mogu koristiti za određivanje elektronske konfiguracije atoma i vjerojatnog položaja elektrona atoma.

Kvantni brojevi se također koriste za određivanje drugih svojstava atoma, kao što su energija ionizacije i atomski polumjer.

Kvantni brojevi označavaju specifične ljuske, podslojeve, orbitale i elektronske pletiva.

To znači da u potpunosti opisuju svojstva elektrona u atomu, tj. Opisuju svako jedinstveno rješenje Schrödingerove jednadžbe ili valnu funkciju elektrona u atomu..

Postoji ukupno četiri kvantna broja: glavni kvantni broj (n), kvantni broj orbitalnog kutnog momenta (l), magnetski kvantni broj (ml) i kvantni broj spina elektrona (ms)..

Glavni kvantni broj, nn, opisuje energiju elektrona i najvjerojatniju udaljenost elektrona od jezgre. Drugim riječima, odnosi se na veličinu orbite i razinu energije na kojoj je elektron smješten.

Broj slojeva, ili ll, opisuje oblik orbite. Također se može koristiti za određivanje broja kutnih čvorova.

Magnetski kvantni broj, ml, opisuje energetske razine u podsloju, a ms se odnosi na spin na elektronu, koji može biti gore ili dolje (Anastasiya Kamenko, 2017).

Načelo Aufbaua

Aufbau dolazi od njemačke riječi "Aufbauen", što znači "graditi". U biti, prilikom pisanja elektronskih konfiguracija gradimo elektronske orbitale dok se krećemo od jednog atoma do drugog.

Dok pišemo elektronsku konfiguraciju atoma, ispunit ćemo orbitale u rastućem redoslijedu atomskog broja.

Princip Aufbaua proizlazi iz Paulijevog principa isključenja koji kaže da u atomu nema dva fermiona (npr. Elektrona)..

Oni mogu imati isti skup kvantnih brojeva, tako da se moraju "slagati" na višim razinama energije. Kako se akumuliraju elektroni predmet je elektronskih konfiguracija (Aufbau princip, 2015).

Stabilni atomi imaju toliko elektrona koliko i protoni u jezgri. Elektroni se skupljaju oko jezgre u kvantnim orbitalima slijedeći četiri osnovna pravila koja se nazivaju Aufbau princip.

  1. U atomu nema dva elektrona koji dijele ista četiri kvantna broja n, l, m i s.
  2. Elektroni će najprije zauzeti orbitale najniže razine energije.
  3. Elektroni će uvijek ispuniti orbitale s istim brojem spina. Kada su orbite pune, započet će.
  4. Elektroni će ispuniti orbitale sumom kvantnih brojeva n i l. Orbitale s jednakim vrijednostima (n + l) prvo će se popuniti vrijednostima n niže.

Drugo i četvrto pravilo su u osnovi iste. Primjer pravila četiri bi bile orbitale 2p i 3s.

Orpital 2p je n = 2 i l = 2, a 3s orbital je n = 3 i l = 1. (N + l) = 4 u oba slučaja, ali orbitalna 2p ima najnižu energiju ili najnižu vrijednost n i napunit će se prije 3s layer.

Srećom, Moellerov dijagram prikazan na slici 2 može se koristiti za punjenje elektrona. Graf se očitava izvođenjem dijagonala iz 1s.

Na slici 2 prikazane su atomske orbite, a strelice slijede put koji slijedi.

Sada kada je poznato da je redoslijed orbitala pun, jedino što preostaje je zapamtiti veličinu svake orbite.

S orbitale imaju 1 moguću vrijednost ml da sadrži 2 elektrona

P orbitale imaju 3 moguće vrijednosti ml da sadrži 6 elektrona

D orbitale imaju 5 mogućih vrijednosti ml da sadrži 10 elektrona

F orbitale imaju 7 mogućih vrijednosti ml da sadrži 14 elektrona

To je sve što je potrebno za određivanje elektronske konfiguracije stabilnog atoma elementa.

Primjerice, uzmite element dušika. Dušik ima sedam protona i stoga sedam elektrona. Prva orbita koju treba ispuniti je orbitalna 1s. Orbital ima dva elektrona, tako da je ostalo pet elektrona.

Sljedeća orbitalna orbitalna orbita sadrži sljedeće dvije. Tri konačna elektrona će ići u orbitalu 2p koja može sadržavati do šest elektrona (Helmenstine, 2017).

Pravila Hunda

Aufbau odjeljak raspravlja o tome kako elektroni najprije ispune orbitale niže energije, a zatim se kreću do orbitala više energije tek nakon što su orbitale niže energije pune.

Međutim, postoji problem s ovim pravilom. Svakako, 1s orbitale treba popuniti prije 2s orbitala, jer 1s orbitale imaju nižu vrijednost n, a time i nižu energiju..

A tri različite orbite? U kojem bi redu trebali biti ispunjeni? Odgovor na ovo pitanje uključuje Hundovo pravilo.

Hundovo pravilo kaže da:

- Svaka orbita na pod-razini je zauzeta pojedinačno prije nego što je bilo koja orbita dvostruko zauzeta.

- Svi elektroni u pojedinačno okupiranim orbitalima imaju isti spin (kako bi maksimizirali ukupni spin).

Kada su elektroni dodijeljeni orbitalima, elektron najprije nastoji ispuniti sve orbitale sa sličnom energijom (također nazvanom degenerirane orbitale) prije sparivanja s drugim elektronom u polu-punom orbitalu.

Atomi u osnovnim stanjima imaju tendenciju da imaju što je više moguće nesparenih elektrona. Kada vizualizirate taj proces, razmislite o tome kako elektroni pokazuju isto ponašanje kao i isti polovi u magnetu ako dođu u kontakt.

Kada negativno nabijeni elektroni ispune orbitale, najprije pokušavaju stići što je moguće dalje od drugih prije nego što se moraju pariti (Hundova pravila, 2015).

reference

  1. Anastasiya Kamenko, T. E. (2017., 24. ožujka). Kvantni brojevi. Preuzeto s chem.libretexts.org.
  2. Načelo Aufbau. (2015., 3. lipnja). Preuzeto s chem.libretexts.org.
  3. Elektronske konfiguracije i svojstva atoma. (S.F.). Preuzeto s oneonta.edu.
  4. Encyclopædia Britannica. (2011., 7. rujna). Elektronička konfiguracija. Oporavio se od britannica.com.
  5. Helmenstine, T. (2017., 7. ožujka). Aufbau princip - elektronička struktura i Aufbau načelo. Preuzeto s thoughtco.com.
  6. Hundova pravila. (2015., 18. srpnja). Preuzeto s chem.libretexts.org.
  7. Spektroskopski zapis. (S.F.). Dobavljeno iz bcs.whfreeman.com.