Mis on Spektraalmärkimine?
The spektraalne märge oelektrooniline konfiguratsioon on elektronide paigutus aatomi tuuma ümber energia tasemel.
Täpsema kvantmehaanilise mudeli puhul jagatakse K-Q kihid orbitaalide kogumiks, millest igaüks võib olla hõivatud mitte rohkem kui ühe elektronpaariga (Encyclopædia Britannica, 2011).
Tavaliselt kasutatakse elektroonilise konfiguratsiooni abil aatomi orbitaale oma põhitingimustes, kuid seda saab kasutada ka katiooni või aniooni ioniseeritud aatomi kujutamiseks, kompenseerides elektronide kadu või võimendust nende vastavates orbitaalides..
Paljusid elementide füüsikalisi ja keemilisi omadusi saab seostada nende ainulaadsete elektrooniliste konfiguratsioonidega.
Valentselektronid, elektronid välimises kihis on elemendi unikaalse keemia määravaks teguriks (elektronkonfiguratsioonid ja Atomide omadused, S.F.).
Kui aatomi välimises kihis olevad elektronid võtavad teatud liiki energiat, liiguvad nad kõrgematele energiakihtidele. Seega kantakse K-kihis olev elektron üle L-kihile, olles samal ajal kõrgemal energia olekus.
Kui elektron naaseb oma olekusse, vabastab see elektromagnetilise spektri (valgus) kiirgamisega neeldunud energia. Kuna igal aatomil on spetsiifiline elektrooniline konfiguratsioon, on sellel ka spetsiifiline spekter, mida nimetatakse absorptsiooni (või emissiooni) spektriks.
Sel põhjusel kasutatakse terminit spektraalmärgistus elektroonilisele konfiguratsioonile (Spektroskoopiline märgistus, S.F.)..
Kuidas määrata spektraalset märget: kvantarvud
Iga elektroni aatomi liikumise ja trajektooride täielikuks kirjeldamiseks kasutatakse kokku neli kvantarvu.
Kõigi aatomite kõigi elektronide kvantarvude kombinatsiooni kirjeldatakse lainefunktsiooniga, mis vastab Schrödingeri võrrandile. Igal elektroni aatomil on unikaalne kvantarvude kogum.
Pauli väljaarvamise põhimõtte kohaselt ei saa kaks elektroni jagada nelja kvantarvu sama kombinatsiooni.
Kvantarvud on olulised, sest neid saab kasutada aatomi elektroonilise konfiguratsiooni ja aatomi elektronide tõenäolise asukoha määramiseks.
Kvantide numbreid kasutatakse ka muude aatomite omaduste, näiteks ionisatsioonienergia ja aatomkiiruse määramiseks.
Kvantarvud tähistavad spetsiifilisi kestasid, alamkihte, orbitaale ja elektronitõmblusi.
See tähendab, et nad kirjeldavad täielikult elektroni omadusi aatomis, st nad kirjeldavad iga ainulaadset lahendust Schrödingeri võrrandile või aatomifunktsiooni aatomite elektronidele..
Kokku on neli kvantarvu: peamine kvantarv (n), orbitaalnurga kvantarv (l), magnetiline kvantarv (ml) ja elektroni tsentri arv (ms).
Peamine kvantarv, nn, kirjeldab elektroni energiat ja elektroni kõige tõenäolisemat kaugust tuumast. Teisisõnu, see viitab orbiidi suurusele ja energia tasemele, millega elektron pannakse.
Alamkihtide arv või ll kirjeldab orbiidi kuju. Seda saab kasutada ka nurktsentide arvu määramiseks.
Magnetiline kvantarv, ml, kirjeldab alamkihi energia tasemeid ja ms viitab elektroni pöörlemisele, mis võib olla üles või alla (Anastasiya Kamenko, 2017).
Aufbau põhimõte
Aufbau pärineb saksa sõnast "Aufbauen", mis tähendab "ehitada". Põhimõtteliselt ehitame elektronkonfiguratsioonide koostamisel elektronide orbitaale, kui liigume ühest aatomist teise.
Kui kirjutame aatomi elektroonilist konfiguratsiooni, täidame orbitaalid järjest suurema aatomi numbriga.
Aufbau põhimõte tuleneb Pauli tõrjutuse põhimõttest, mis ütleb, et aatomis ei ole kahte fermiooni (nt elektronid).
Neil võib olla sama kvantarvude kogum, nii et nad peavad "kõrgema energia" tasemel "üles panema". Kuidas elektronid kogunevad elektronkonfiguratsioonide objektiks (Aufbau põhimõte, 2015).
Stabiilsed aatomid omavad tuumas nii palju elektrone kui prootonid. Elektronid kogunevad tuuma ümber kvantorbitaalides, järgides nelja põhireeglit, mida nimetatakse Aufbau põhimõtteks.
- Aatomis ei ole kahte elektroni, millel on samad neli kvantarvu n, l, m ja s.
- Elektroonid hõivavad kõigepealt madalaima energia taseme orbiidid.
- Elektronid täidavad alati orbiidid sama spin-numbriga. Kui orbitaalid on täis, algab see.
- Elektronid täidavad orbitaale kvantarvude n ja l summana. Orbitaalid, mille väärtused on võrdsed (n + l), täidetakse esmalt väärtustega n madalam.
Teine ja neljas reegel on põhimõtteliselt samad. Eeskirja nelja näide on 2p ja 3s orbitaalid.
2p orbitaal on n = 2 ja l = 2 ja 3s orbitaal on n = 3 ja l = 1. (N + l) = 4 mõlemal juhul, kuid 2p orbiidil on madalaim energia või madalaim väärtus n ja täidetakse enne 3s kiht.
Õnneks saab joonisel 2 näidatud Moeller'i diagrammi kasutada elektronide täitmiseks. Graafikut loetakse diagonaalide 1s abil.
Joonisel 2 on kujutatud aatomite orbitaalid ja nooled järgivad järgnevat rada.
Nüüd, kui on teada, et orbitaalide järjekord on täis, on ainus asi jätta meelde iga orbiidi suurus..
S orbitaalidel on 1 võimalik väärtus ml sisaldama 2 elektroni
P orbitaalidel on 3 m väärtustl sisaldab 6 elektroni
D orbitaalidel on 5 m väärtustl sisaldab 10 elektroni
F orbitaalidel on 7 võimalikku väärtust ml sisaldab 14 elektroni
See on kõik, mis on vajalik elemendi stabiilse aatomi elektroonilise konfiguratsiooni määramiseks.
Võtke näiteks lämmastiku element. Lämmastikul on seitse prootonit ja seepärast seitse elektroni. Esimene orbiidil täitmine on 1s orbitaal. Orbitaalil on kaks elektroni, nii et seal on viis elektroni.
Järgmine orbitaal on 2s orbitaal ja sisaldab kahte järgmist. Kolm viimast elektroni lähevad 2p orbiidile, mis võib sisaldada kuni kuus elektroni (Helmenstine, 2017).
Hundi reeglid
Aufbau sektsioonis arutati, kuidas elektronid täidavad alumise energia orbiidid kõigepealt ja seejärel liikuvad kõrgematele energia orbitaalidele alles pärast seda, kui madalamad energia orbitaalid on täis.
Siiski on selle reegli puhul probleem. Kindlasti tuleb 1s orbitaalid täita enne 2s orbitaale, sest 1-ndatel orbitaalidel on madalam n väärtus ja seega madalam energia.
Ja kolm erinevat 2p orbitaali? Millises järjekorras peaksid nad olema täidetud? Vastus sellele küsimusele hõlmab Hundi reeglit.
Hundi reegel sätestab, et:
- Iga alamtaseme orbiid on hõivatud individuaalselt enne, kui ükski orbitaal on kahekordselt hõivatud.
- Kõigil individuaalselt hõivatud orbiitidel olevatel elektronidel on sama spin (kogu spin maksimeerimiseks).
Kui elektronid on määratud orbitaalidele, püüab elektron kõigepealt täita kõik sarnase energiaga orbitaalid (mida nimetatakse ka degenereeritud orbitaalideks) enne teise elektroniga sidumist pooltäis orbitaalis.
Maapõues olevate aatomite aatomid kipuvad olema võimalikult palju paarituid elektrone. Selle protsessi visualiseerimisel kaaluge, kuidas elektronid käituvad sama käitumisega kui samad poolused magnetis, kui nad puutuvad kokku.
Kui negatiivselt laetud elektronid täidavad orbitaalid, püüavad nad kõigepealt võimalikult kaugel üksteisest eemale, enne kui nad peavad paarima (Hundi reeglid, 2015).
Viited
- Anastasiya Kamenko, T. E. (2017, 24. märts). Kvantarvud. Välja otsitud kem.libretexts.org.
- Aufbau põhimõte. (2015, 3. juuni). Välja otsitud kem.libretexts.org.
- Elektronkonfiguratsioonid ja aatomite omadused. (S.F.). Välja otsitud oneonta.edust.
- Encyclopædia Britannica. (2011, 7. september). Elektrooniline konfiguratsioon. Taastati britannica.com.
- Helmenstine, T. (2017, 7. märts). Aufbau põhimõte - elektrooniline struktuur ja Aufbau põhimõte. Välja otsitud arvutustest.
- Hundi reeglid. (2015, 18. juuli). Välja otsitud kem.libretexts.org.
- Spektroskoopiline märge. (S.F.). Välja otsitud aadressilt bcs.whfreeman.com.