Różnicowy elektron

On Różnicowy elektron O wyróżnik jest ostatnim elektronem umieszczonym w sekwencji konfiguracji elektronicznej atomu. Jak masz na imię? Aby odpowiedzieć na to pytanie, konieczne jest znanie podstawowej struktury atomu: jej jądro, pustka i elektrony.

Jądro jest gęstym i zwartym agregatem cząstek dodatnich zwanych protonami, a cząstki neutralne zwane neutronami. Protony definiują liczbę atomową Z i, wraz z neutronami, tworzą masę atomową. Atom nie może jednak nosić tylko pozytywnych ładunków; Dlatego elektrony orbitują wokół jądra, aby go zneutralizować.

Podstawowa struktura atomu: główne cząstki subatomowe

Zatem dla każdego protonu, który dodaje do jądra, nowy elektron jest włączony do jego orbitali, aby przeciwdziałać rosnącemu ładunku dodatnim. W ten sposób nowy dodany elektron, zróżnicowany elektron, jest ściśle związany z liczbą atomową Z.

Różnicowy elektron znajduje się w najbardziej zewnętrznej warstwie elektronicznej: warstwa Walencji. Dlatego im dalej jądro, tym większa związana energia z nim. Energia ta jest odpowiedzialna za jej udział, a także energię reszty elektronów Valencia, w reakcjach chemicznych charakterystycznych dla pierwiastków.

[TOC]

Liczby kwantowe

Podobnie jak reszta elektronów, elektron różnicowy można zidentyfikować za pomocą czterech liczb kwantowych. Ale jakie są liczby kwantowe? Są to „N”, „L”, „M” i „S”.

Liczba kwantowa „N” oznacza wielkość poziomów atomu i energii (K, L, M, N, OR, P, Q). „L” jest wtórną lub odchodową liczbą kwantową, która wskazuje kształt orbitali atomowych i przyjmuje wartości 0, 1, 2 i 3 dla orbitali „S”, „P”, „D” i „F” „odpowiednio.

Może ci służyć: Aforatowana kolba: Charakterystyka, do czego jest typów, używa

„M” jest magnetyczną liczbą kwantową i wskazuje przestrzenną orientację orbitali pod polem magnetycznym. Zatem 0 dla orbity „s”; -1, 0, +1, dla orbity „p”; -2, -1, 0, +1, +2, dla orbity „d”; i -3, -2, -1, 0, +1, +2, +3, dla orbity „f”. Wreszcie liczba kwantowa Spin „S” (+1/2 dla ↑ i -1/2 dla ↓).

Dlatego elektron różnicowy powiązał poprzednie liczby kwantowe („N”, „L”, „M”, „S”). Ponieważ przeciwdziała nowemu dodatnim obciążeniu generowanym przez dodatkowy proton, zapewnia również liczbę atomową Z elementu.

Jak poznać elektron różnicowy?

Na górnym obrazie konfiguracje elektroniczne są reprezentowane dla pierwiastków od wodoru do gazu neonowego (H → NE).

W tym elektrony otwartych warstw są wskazane kolorowo czerwonymi, podczas gdy elektryki zamkniętych warstw są wskazane kolorowym niebieskim. Warstwy odnoszą się do liczby kwantowej „n”, pierwszego z czterech.

W ten sposób konfiguracja H (↑ czerwonych) Valencicia dodaje kolejny elektron z przeciwną orientacją, aby stać się konfiguracją HE (↓ ↑, oba niebieskie, ponieważ teraz poziom 1 jest zamknięty). Ten dodany elektron jest wówczas elektronem różnicowym.

W ten sposób można zaobserwować, w jaki sposób elektron różnicowy dodaje do warstwy walencyjnej (czerwone strzałki) z elementów, odróżniając je od siebie. Elektrony wypełniają orbitale związane z zasadą zlewu i zasady wykluczenia Paulinga (doskonale obserwowane od B do NE).

A co z liczbami kwantowymi? Definiują one każdą strzałkę - to znaczy każdy elektron - i jego wartości można potwierdzić z konfiguracją elektroniczną, aby wiedzieć, czy wartości z różnicowego elektronu są, czy nie.

Może ci służyć: jakie są negatywne skutki z rozpuszczalności w wodzie?

Przykłady zróżnicowanych elektronów w kilku pierwiastkach

Chlor

W przypadku chloru (CL) jego liczba atomowa Z jest równa 17. Konfiguracja elektroniczna wynosi następnie 1s²2s²sp⁶3s²3p⁵. Orbitale zaznaczone na czerwono odpowiadają organom warstwy Walencji, która przedstawia otwarty poziom 3.

Różnicowy elektron jest ostatnim elektronem umieszczonym w konfiguracji elektronicznej, a atom chloru to orbital 3p, którego usposobienie jest następujące:

↑ ↓ ↑ ↓ ↑ _

3px 3py 3pz

(-1) (0) (+1)

Szanując zasadę zlewu, orbitale 3P są najpierw wypełnione równą energią (strzałka w górę na każdym orbicie). Po drugie, inne elektrony łączą się z samotnymi elektronami od lewej do prawej. Różnicowy elektron jest reprezentowany w zielonej ramie.

Zatem elektron różnicowy dla chloru ma następujące liczby kwantowe: (3, 1, 0, -1/2). To znaczy, „N” to 3; „L” to 1, Orbital „P”; „M” to 0, ponieważ jest to orbitalne „P” medium; I „s” to -1/2, ponieważ strzała wskazuje.

Magnez

Elektroniczna konfiguracja magnezu. Źródło: electron_shell_012_magnesium.SVG: Pumbaa (Original Work Greg Robson) Praca pochodna: Kizar, CC BY-SA 3.0, Via Wikimedia Commons

Konfiguracja elektroniczna dla atomu magnezu wynosi 1s²2s²sp⁶3s², Reprezentujący w ten sam sposób elektron orbital i jego walencji:

↑ ↓

3s

0

Tym razem elektron różnicowy ma liczby kwantowe 3, 0, 0, -1/2. Jedyną różnicą w tym przypadku w odniesieniu do chloru jest to, że liczba kwantowa „L” wynosi 0, ponieważ elektron zajmuje orbitalę „s” (3s).

Cyrkonio

Konfiguracja elektroniczna dla atomu cyrkonowego (przejściowy metal) wynosi 1s²2s²sp⁶3s²3p⁶4s²3d¹⁰4p⁶5s²4d². W ten sam sposób, w jaki poprzednie przypadki reprezentacja orbitali i elektronów walencji jest następująca:

Może ci służyć: Cyclopentano (C5H10): Struktura, właściwości i zastosowania

Zatem liczby kwantowe dla elektronu różnicowego oznaczonego na zielono wynoszą: 4, 2, -1, +1/2. Tutaj, ponieważ elektron zajmuje drugie orbital „D”, ma liczbę kwantową „M” równą -1. Ponadto, ponieważ strzałka wskazuje, jego liczba wirowania „s” jest równa +1/2.

Nieznany element

Liczby kwantowe elektronu różnicowego dla nieznanego elementu to 3, 2, +2, -1/2. Jaka jest liczba atomowa z elementu? Wiedząc, że Z może rozszyfrować, jaki jest element.

Tym razem, ponieważ „n” jest tym samym 3, oznacza to, że element znajduje się w trzecim okresie tabeli okresowej, z orbitalami „d” jako warstwa Valencia („l” równa 2). Dlatego orbitale są reprezentowane jak w poprzednim przykładzie:

↑ mechani

Liczby kwantowe „M” równe +2, a „S” równe -1/2, są kluczem do prawidłowego zlokalizowania elektronu różnicowego w ostatnim orbicie 3D 3D.

Zatem poszukiwany element ma orbitale 3D¹⁰ pełne, podobnie jak jego wewnętrzne warstwy elektroniczne. Podsumowując, elementem jest cynk metalowy (Zn).

Jednak liczba kwantowa elektronu różnicowego nie może rozróżniać między cynkiem a miedź, ponieważ ten ostatni element przedstawia również orbitale 3D. Ponieważ? Ponieważ miedź jest metalem, który zawodzi w zasadach wypełnionych elektronami z powodów kwantowych.

Bibliografia

1. Jim Branson. (2013). Zasady. Pobrano z QuantumaMechanics.UCSD.Edu
2. Wykład 27: Zasady Sink. Odzyskane po ph.Qmul.AC.Wielka Brytania
3. Purdue University. Liczby kwantowe i konfiguracje elektronów. Pobrano z Murmed.Chem.Purdue.Edu
4. Salvat Encyclopedia of Science. (1968). Salvat Physics, S.DO. of Pamplona Editions, tom 12, Hiszpania, s. 314-322.
5. Walter J. Moore. (1963). Chemia fizyczna. W Cząsteczki i fale. Czwarta edycja, Longmans.