Zewnętrzna konfiguracja elektroniczna

Orbitale elektroniczne. Źródło: Patricia.Fidi, Wikimedia Commons

Co to jest zewnętrzna konfiguracja elektroniczna?

Zewnętrzna konfiguracja elektroniczna, Nazywana także strukturą elektroniczną, jest to układ elektronów na poziomach i podpisów energii wokół jądra atomowego. Poziomy wynoszą od 1 do 7, a podmioty podrzędne to S, P, D i F.

Według starego modelu atomowego Bohra elektrony zajmują kilka poziomów na orbitach wokół jądra, pierwszej warstwy najbliższej jądra, K, do siódmej warstwy, Q, najdalsze.

Pod względem bardziej wyrafinowanego modelu mechanicznego kwantowego warstwy K-Q są podzielone na zestaw orbitali, z których każdy może być zajęty przez nie więcej niż kilka elektronów.

Zwykle konfiguracja elektroniczna jest używana do opisania orbitali atomu w jego podstawowym stanie, ale można ją również użyć do reprezentowania atomu, który został zjonizowany w kationie lub anionie, kompensując utratę lub wzmocnienie elektronów w odpowiednich orbitalach.

Wiele właściwości fizycznych i chemicznych elementów może być skorelowane z ich unikalnymi konfiguracją elektroniczną. Elektrony Valencia, elektrony w zewnętrznej warstwie, są czynnikiem decydującym o unikalnej chemii pierwiastka.

Podstawowe koncepcje konfiguracji elektronicznych

Przed przypisaniem elektronów atomu do orbitali należy zapoznać się z podstawowymi pojęciami konfiguracji elektronicznych. Każdy element tabeli okresowej składa się z atomów, które składają się z protonów, neutronów i elektronów.

Elektrony wykazują obciążenie ujemne i znajdują się wokół jądra atomu w orbitalach elektronów, zdefiniowane jako objętość przestrzeni, w której elektron można znaleźć w ramach prawdopodobieństwa 95%.

Cztery różne rodzaje orbitali (S, P, D i F) mają różne sposoby, a orbital może zawierać maksymalnie dwa elektrony. Orbitale P, D i F mają różne poziomy, dzięki czemu mogą zawierać więcej elektronów.

Może ci służyć: reaktor wsadowy: Charakterystyka, części, aplikacje

Jak wskazano, konfiguracja elektroniczna każdego elementu jest unikalna dla jego pozycji w tabeli okresowej. Poziom energii jest określany przez okres, a liczbę elektronów jest podana przez liczbę atomową elementu.

Orbitale na różnych poziomach energii są do siebie podobne, ale zajmują różne obszary w przestrzeni.

1S Orbital i Orbital 2S mają charakterystykę orbitalów (węzły radiowe, prawdopodobieństwa objętości sferycznej, mogą zawierać tylko dwa elektrony itp.). Ale, podobnie jak na różnych poziomach energii, zajmują one różne przestrzenie wokół jądra. Każdy orbital może być reprezentowany przez określone bloki w tabeli okresowej.

Blok S jest regionem metali alkalicznych, w tym helu (grupy 1 i 2), blok d to metale przejściowe (grupy 3 do 12), blok P to elementy głównej grupy grup 13 A 18, a blok F one seria Lantanides i Actinids.

Zasada Aufbau

Aufbau pochodzi od niemieckiego słowa Aufbauen, Co oznacza „budowa”. Zasadniczo, pisząc konfiguracje elektronów, budujemy orbitale elektronowe, gdy przechodzimy z jednego atomu do drugiego.

Gdy piszemy elektroniczną konfigurację atomu, wypełnimy orbitale w rosnącej kolejności liczby atomowej.

Zasada Aufbau pochodzi z zasady wykluczenia Pauli, która mówi, że nie ma dwóch fermionów (na przykład elektronów) w atomie. Mogą mieć ten sam zestaw liczb kwantowych, więc muszą „gromadzić się” na wyższych poziomach energii.

Sposób, w jaki elektrony gromadzą się problemem konfiguracji elektronów.

Stabilne atomy mają tyle elektronów, jak protony w jądrze. Elektrony spotykają się wokół jądra w orbitalach kwantowych, zgodnie z czterema podstawowymi zasadami zwanej zasadą Aufbau.

Może ci podać: chlorek barowy (BACL2)

1. Nie ma dwóch elektronów w atomie udostępnionym przez te same cztery liczby kwantowe N, L, M i S.

2. Elektrony najpierw zajmie orbitale o najniższym poziomie energii.

3. Elektrony wypełnią orbitale zawsze tym samym numerem spinu. Kiedy orbitale będą pełne, rozpocznie się.

4. Elektrony wypełnią orbitale dla sumy liczb kwantowych N i L. Orbitale o równych wartościach (n + l) zostaną najpierw wypełnione niższymi wartościami N.

Druga i czwarta zasadach są w zasadzie takie same. Przykładem reguły czwartej byłyby orbitale 2p i 3s.

Orbital 2p wynosi n = 2 i l = 2, a orbital 3s wynosi n = 3 i l = 1. (N + l) = 4 W obu przypadkach, ale orbital 2p ma najniższą energię lub niższą wartość i zostanie wypełniony przed warstwą 3s.

Na szczęście możesz użyć pokazanego schematu moellera do wypełnienia elektronów. Wykres jest odczytywany przez wykonywanie przekąt od 1S.

Schemat Moellera. Źródło: Gabriel Bolívar

Teraz, gdy wiadomo, że kolejność orbitali jest wypełniona, jedyne, co pozostaje, jest zapamiętywanie wielkości każdej orbity.

Orbitale mają 1 możliwą wartość m_L Zawierać 2 elektrony

Orbitale P mają 3 możliwe wartości m_L Zawierać 6 elektronów

Orbitale mają 5 możliwych wartości m_L Zawierać 10 elektronów

Orbitale mają 7 możliwych wartości_L Zawierać 14 elektronów

To wszystko, co jest potrzebne do określenia konfiguracji elektronicznej stabilnego atomu elementu.

Na przykład weź element azotu. Azot ma siedem protonów, a zatem siedem elektronów. Pierwszą orbitalą do wypełnienia jest Orbital 1s.

Orbital ma dwa elektrony, więc pozostało pięć elektronów. Następny orbital to Orbital 2S i zawiera kolejne dwa. Trzy końcowe elektrony zostaną trafione na orbital 2p, który może zawierać do sześciu elektronów.

Może ci służyć: karboksymetyloceluloza

Znaczenie zewnętrznej konfiguracji elektronicznej

Konfiguracje elektronów odgrywają ważną rolę w określaniu właściwości atomu.

Wszystkie atomy tej samej grupy mają tę samą zewnętrzną konfigurację elektroniczną, z wyjątkiem liczby atomowej N, dlatego mają podobne właściwości chemiczne.

Niektóre z kluczowych czynników, które wpływają na właściwości atomowe, obejmują wielkość największych okupowanych orbitali, energię najwięcej orbitali energetycznych, liczbę wolnych miejsc orbitalnych i liczbę elektronów w orbitalach większej energii.

Większość właściwości atomowych może być powiązana z stopniem przyciągania między elektronami zewnętrznymi do jądra i liczbą elektronów w warstwie najbardziej zewnętrznej elektronów, liczbą elektronów walencyjnych.

Elektrony warstwy zewnętrznej to te, które mogą tworzyć kowalencyjne wiązania chemiczne, które mają zdolność do tworzenia kationów lub anionów oraz te, które nadają stan utleniania elementom chemicznym.

Określą również promień atomowy. Gdy n staje się większy, promień atomowy wzrasta. Gdy atom straci elektron, nastąpi skurcz promienia atomowego z powodu zmniejszenia obciążenia ujemnego wokół jądra.

Elektrony warstwy zewnętrznej są brane pod uwagę teorię łącza Valencia, teorię pola krystalicznego i teoria orbitalu molekularnego w celu uzyskania właściwości cząsteczek i hybrydyzacji wiązań.

Bibliografia

1. Aufbau Main. Chem wyzdrowiał.Librettexts.org.
2. Bozeman Science. Konfiguracja elektronów. Odzyskany z YouTube.com.
3. Konfiguracje elektronów i właściwości atomów. Wyzdrowiał z Oneonta.Edu.