Acțiune:
Care este configurația electronică externă?
configurarea electronică, denumită și structură electronică, este aranjarea electronilor în nivele de energie în jurul unui nucleu atomic.
Conform fost model atomic Bohr, electronii ocupă diferite niveluri în orbite în jurul nucleului, primul cel mai aproape de nucleu, K, la al șaptelea Q strat strat, care este cel mai îndepărtat de miez.
În ceea ce privește un model mecanic cuantic mai sofisticat, straturile K-Q sunt subdivizate într-un set de orbitali, fiecare dintre care pot fi ocupate de mai mult de o pereche de electroni (Encyclopædia Britannica, 2011).
Frecvent, configurația electronică este folosit pentru a descrie orbitalii unui atom în starea sa la sol, dar poate fi, de asemenea, utilizat pentru a reprezenta un atom care a fost ionizat într-un cation sau anion, compensând pierderea sau câștigul de electroni în orbitali respective.
Multe dintre proprietățile fizice și chimice ale elementelor pot fi corelate cu configurațiile lor electronice unice. Electronii de valență, electronii din stratul exterior, sunt factorul determinant pentru chimia unică a elementului.
Concepte de bază ale configurațiilor electronice
Înainte de alocarea electronilor unui atom la orbitale, trebuie să ne familiarizăm cu conceptele de bază ale configurațiilor electronice. Fiecare element al mesei periodice este format din atomi, care sunt compuși din protoni, neutroni și electroni.
Electronii prezintă o sarcină negativă și sunt situate în jurul nucleului atomului in electron orbital, definit ca volumul de spațiu în care electronul poate fi găsit în probabilitate de 95%.
Cele patru tipuri diferite de orbitali (s, p, d și f) au forme diferite, iar un orbital poate conține maximum doi electroni. P orbele p, d și f au diferite subsoluri, astfel încât ele pot conține mai mulți electroni.
După cum sa indicat, configurația electronică a fiecărui element este unică pentru poziția sa în tabelul periodic. Nivelul de energie este determinat de perioada și numărul de electroni este dat de numărul atomic al elementului.
Orbitalele la diferite niveluri de energie sunt similare unul cu altul, dar ocupă diferite zone din spațiu.
1s 2s orbitale și orbitale au caracteristicile unei s orbitali (noduri radiale, volumul sferic probabil, poate conține numai doi electroni, etc.). Dar, așa cum se găsesc în diferite niveluri de energie, ele ocupă spații diferite în jurul nucleului. Fiecare orbital poate fi reprezentat de blocuri specifice în tabelul periodic.
Blocul s este regiunea metalelor alcaline incluzând, blocul d heliu (2 Grupuri 1 și) sunt metalele de tranziție (grupuri de 3 până la 12), blocul p sunt principalele elemente ale grupului Grupurile 13 la 18 , Și blocul f sunt serii de lantanide și actinide (Faizi, 2016).
Figura 1: Elementele tabelului periodic și perioadele acestora care variază în funcție de nivelurile energetice ale orbitalilor.
Principiul lui Aufbau
Aufbau provine din cuvântul german "Aufbauen", ceea ce înseamnă "a construi". În esență, atunci când scriem configurații electronice, construim orbitale electronice pe măsură ce ne mutăm de la un atom la altul.
Pe măsură ce scriem configurația electronică a unui atom, vom umple orbitele în ordinea crescătoare a numărului atomic.
De principiu Aufbau provine de la principiul de excluziune spune că nu există doi fermioni (de exemplu electroni) într-un atom. Aceștia pot avea același număr de numere cuantice, astfel încât trebuie să se "acumuleze" la niveluri mai mari de energie.
Cum se acumulează electronii este un subiect al configurațiilor electronice (principiul Aufbau, 2015).
Atomii stabili au la fel de mulți electroni ca și protonii în nucleu. Electronii se adună în jurul nucleului în orbite cuantice, urmând patru reguli de bază numite principiul Aufbau.
- Nu există doi electroni în atom care împărtășesc aceleași patru numere cuantice n, l, m și s.
- Electronii vor ocupa mai întâi orbitele celui mai scăzut nivel de energie.
- Electronii vor umple mereu orbitele cu același număr de rotire. Când orbitele sunt pline, va începe.
- Electronii vor umple orbitele cu suma numerelor cuantice n și l. Orbaliile cu valori egale (n + l) vor fi completate mai întâi cu valorile lui n mai mici.
A doua și a patra regulă sunt în esență aceleași. Un exemplu de regulă patru ar fi orbitele 2p și 3s.
Un 2p orbitală este n = 2 și l = 2 și 3s orbitală este n = 3 și l = 1 (N + l) = 4, în ambele cazuri, dar 2P orbital având cea mai mică energie sau valoare n mai mică va fi umplut înainte ca 3s.
Din fericire, diagrama Moeller prezentată în Figura 2 poate fi utilizată pentru a umple electronii. Graficul este citit prin executarea diagonalelor de la 1s.
Figura 2: Diagrama Moeller de umplere a configurației electronice.
Figura 2 prezintă orbitele atomice și săgețile urmând calea de urmat.
Acum că se știe că ordinul orbitalilor este plin, singurul lucru rămas este de a memora mărimea orbitalului.
S orbitele au o valoare posibilă de mL să conțină 2 electroni
P orbitalii au 3 valori posibile de mL să conțină 6 electroni
D orbitalii au 5 valori posibile de mL să conțină 10 electroni
Orbitalele F au 7 valori posibile de mL să conțină 14 electroni
Acesta este tot ceea ce este necesar pentru a determina configurația electronică a unui atom stabil al unui element.
De exemplu, luați elementul de azot. Azotul are șapte protoni și deci șapte electroni. Primul orbital care se umple este orbitalul 1s.
O orbitală are doi electroni, deci rămân cinci electroni. Următorul orbital este orbitalul 2s și conține următoarele două. Cei trei electroni finali vor merge la orbitalul 2p care poate conține până la șase electroni (Helmenstine, 2017).
Importanța configurației electronice externe
Conceptele electronilor joacă un rol important în determinarea proprietăților atomilor.
Toți atomii din același grup au aceeași configurație electronică externă, cu excepția numărului atomic n, de aceea au proprietăți chimice similare.
Unii dintre factorii principali care influențează proprietățile atomice includ dimensiunea celor mai mari orbitalii ocupate, energia orbitalii de energie mai mare, numărul de posturi vacante orbitale și numărul de electroni în orbitalii de energie mai mare (Electron Configurări și Proprietățile Atomilor, SF).
Cele mai multe proprietăți atomice pot fi legate de gradul de atracție dintre electroni mai exteriori nucleului și numărul de electroni din stratul electronic de ultrasunete, numărul de electroni de valență.
Electronii din stratul exterior sunt cei capabili să formeze legături chimice covalente, sunt cele cu abilitatea de a ioniza pentru a forma cationi sau anioni sunt cele care dau elementele chimice starea de oxidare (Khan, 2014).
De asemenea, ele vor determina raza atomică. Când n devine mai mare, raza atomică crește. Când un atom își pierde un electron, va exista o contracție a razei atomice datorită scăderii încărcării negative în jurul nucleului.
Electronii din stratul exterior sunt cele care sunt considerate de teoria legătură de valență, teoria câmpului de cristal și teoria moleculare orbital pentru proprietățile moleculelor și hibridări legături (Bozeman Science, 2013).
referințe
- Principiul Aufbau. (2015, 3 iunie). Adus de la textele chimice: chim.libretexts.org.
- Știința Bozeman. (2013, Agoto 4). Configurarea electronică. Luat de pe youtube: youtube.com.
- Configurările electronice și proprietățile atomilor. (S.F.). Luat de la oneonta.edu: oneonta.edu.
- Encyclopædia Britannica. (2011, 7 septembrie). Configurarea electronică. Luat de la britannica: britannica.com.
- Faizi, S. (2016, 12 iulie). Configurări electronice. Luat de la chim.libretexts: chem.libretexts.org.
- Helmenstine, T. (2017, 7 martie). Principiul Aufbau - structura electronică și principiul Aufbau. Luat de thoughtco: thoughtco.com.
- Khan, S. (2014, 8 iunie). Valeri electroni și lipire. Luat de la khanacademy: khanacademy.org.