Acțiune:
Ce este notația spectrală?
spectrală sau Configurația electronică este dispunerea electronilor în nivele de energie în jurul nucleului unui atom.
Conform fost model atomic Bohr, electronii ocupă diferite niveluri în orbite în jurul nucleului, primul cel mai aproape de nucleu, K, al șaptelea strat, Q, care este cel mai îndepărtat de stratul de bază.
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.
electroni de valenta, electroni în stratul exterior, sunt factorul determinant pentru chimie unic al elementului (Electron Configurațiile și proprietățile Atomii, S.F.).
Când electronii din stratul exterior al unui atom primesc energie de un fel, se deplasează la straturi energetice mai mari. Astfel, un electron din stratul K va fi transferat în stratul L în timp ce se află într-o stare de energie mai mare.
Când electronul revine la starea sa de bază, acesta eliberează energia pe care o absoarbe prin emiterea unui spectru electromagnetic (lumină). Deoarece fiecare atom are o configurație electronică specifică, va avea și un spectru specific care va fi numit spectrul de absorbție (sau emisie).
Din acest motiv, termenul de notație spectrală este folosit pentru a se referi la configurația electronică (Notation Spectroscopic, S.F.).
Cum se determină notația spectrală: numere cuantice
Un total de patru numere cuantice sunt folosite pentru a descrie pe deplin mișcarea și traiectoriile fiecărui electron dintr-un atom.
Combinația tuturor numerelor cuantice ale tuturor electronilor dintr-un atom este descrisă de o funcție de undă care satisface ecuația Schrödinger. Fiecare electron dintr-un atom are un set unic de numere cuantice.
Conform principiului excluziunii Pauli, doi electroni nu pot împărți aceeași combinație de patru numere cuantice.
Numerele cuantice sunt importante deoarece ele pot fi folosite pentru a determina configurația electronică a unui atom și locația probabilă a electronilor din atom.
Numerele cuantice sunt, de asemenea, folosite pentru a determina alte caracteristici ale atomilor, cum ar fi energia ionizării și raza atomică.
Numerele cuantice desemnează cochiliile, substraturile, orbitele și electronii.
Acest lucru înseamnă că descriu complet caracteristicile unui electron dintr-un atom, adică, fiecare descrie soluție numai la ecuația Schrödinger sau funcția de undă a electronilor într-un atom.
Există patru numere cuantice: numărul cuantic principal (n), numărul cuantic al momentului cinetic orbital (L), numărul cuantic magnetic (ml) și numărul cuantic de spin a electronilor (ms).
Principalul număr cuantic, nn, descrie energia unui electron și cea mai probabilă distanță a electronului de nucleu. Cu alte cuvinte, se referă la mărimea orbitalului și a nivelului de energie la care este plasat un electron.
Numărul de substraturi, sau ll, descrie forma orbitalului. De asemenea, poate fi folosit pentru a determina numărul de noduri unghiulare.
Magnetic cuantic număr ml, descrie nivelurile de energie într-un liant, și mai referă să se rotească pe electroni, care poate fi în sus sau în jos (Anastasiya Kamenko, 2017).
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 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).
Reguli Hund
sectiunea Aufbau discutat despre modul în care electronii umple orbitalii de energie mai mic întâi și apoi trece la energia orbitală cea mai mare numai după orbitalii de cea mai mică energie sunt ocupate.
Cu toate acestea, există o problemă cu această regulă. Desigur, orbitalii 1s care urmează să fie finalizată înainte de 2s, deoarece orbital 1s orbitali au o valoare mai mică de n, și, prin urmare, puterea de jos.
Și cele trei orbite diferite de 2p? În ce ordine ar trebui să fie ocupate? Răspunsul la această întrebare implică regula lui Hund.
Norma lui Hund prevede că:
- Fiecare orbital într-un sub-nivel este ocupat individual înainte ca orice orbital să fie ocupat de două ori.
- Toți electronii din orbitele ocupate individual au aceeași rotație (pentru a maximiza rotația totală).
Când orbitali de electroni sunt atribuite, un electron caută mai întâi să umple toate orbitali cu energie similare (numite orbitali degenerați), înainte de perechea de electroni cu un alt jumătate plin orbitale.
Atomii din stările solului tind să aibă cât mai mulți electroni nepartiți. Când vizualizați acest proces, luați în considerare modul în care electronii prezintă același comportament ca și acei poli într-un magnet dacă aceștia au intrat în contact.
Atunci când electronii încărcați negativ umple orbitale, mai întâi încearcă să obțină cât mai departe unul de altul, înainte de a trebui să asociați (Regulile Hund lui, 2015).
referințe
- Anastasiya Kamenko, T. E. (2017, 24 martie). Numerele cuantice. Adus de la chem.libretexts.org.
- Principiul Aufbau. (2015, 3 iunie). Adus de la chem.libretexts.org.
- Configurările electronice și proprietățile atomilor. (S.F.). Adus de la oneonta.edu.
- Encyclopædia Britannica. (2011, 7 septembrie). Configurarea electronică. Recuperat de la britannica.com.
- Helmenstine, T. (2017, 7 martie). Principiul Aufbau - structura electronică și principiul Aufbau. Adus de la thoughtco.com.
- Regulile lui Hund. (2015, 18 iulie). Adus de la chem.libretexts.org.
- Notă spectroscopică. (S.F.). Adus de la bcs.whfreeman.com.