Elektronická konfigurace atomů - obvody a modely

Elektronická konfigurace chemických prvků je sledování polohy elektronů v jejich atomech. Elektrony mohou být umístěny v skořápkách, podsvíckách a na orbitálech. Valence prvku, jeho chemická aktivita a schopnost interagovat s jinými látkami závisí na distribuci elektronů.

Pravidla vstupu

Podle zavedené tradice je kvantové číslo atomů napsáno určitým latinským písmem. Stav nulového kvantového čísla je napsán jako s, následovaný písmeny p, d, f, g, b atd., Podle pořadí písmen v latinská abeceda.

Jak psát elektronickou konfiguraci

Uspořádání atomů se obvykle zaznamenává pro ty částice chemických prvků, které jsou v základním stavu. Je-li atom excitován, bude položka nazvána vzrušená konfigurace. Definice elektronické konfigurace použitelné v konkrétním případě závisí na třech pravidlech, která platí pro atomy všech chemických prvků.

Princip plnění

Konfigurace elektronu atomu musí splňovat princip plnění, podle něhož elektrony atomů plní orbitaly v rostoucím pořadí - od nejnižší energetické úrovně po nejvyšší. Nejnižší orbitálie každého atomu jsou vždy naplněny nejprve. Potom elektrony naplní existující orbitaly druhé energetické úrovně, pak orbitální s, a pouze na konci - orbitální p-podúrovnice.

V písmenu se elektronická konfigurace chemických prvků přenáší vzorem, ve kterém je vedle jména prvku uvedena kombinace čísel a písmen odpovídající polohě elektronů. Horní index udává počet elektronů v těchto orbitálech.

Například atom vodíku má jeden elektron. Podle principu plnění je tento elektron na s-orbitální. Takže elektronová konfigurace vodíku bude rovna 1s1.

Zákaz principu Pauli

Druhým pravidlem pro plnění orbitálů je zvláštní případ obecnějšího zákona, který objevil švýcarský fyzik F. Pauli. Podle tohoto pravidla neexistují v žádném chemickém prvku žádné dvojice elektronů, které by měly stejnou sadu kvantových čísel. Proto na libovolných orbitálech současně nemůžu být víc než dva elektrony, a pak jen tehdy, pokud mají různé otáčky.

Zásada zákazu Pauliho lze považovat za konkrétní příklad. Konfigurace elektronu berylliového atomu může být zapsána jako 1s ² 2s ² . Když vstoupí do atomu kvantové energie, atom přejde do vzrušeného stavu. To může být napsáno takto:

1s ² 2s ² (normální stav) + hν → 1s ² 2s ¹ 2p ¹ (vzrušený stav).

Porovnáme-li elektronické uspořádání berýlií v normálním a excitovaném stavu, vidíme, že počet nepárových elektronů není pro ně stejný. Elektronická konfigurace berylia ukazuje, že v normálním stavu nejsou přítomny nepárové elektrony. Po zasažení atomu energetické kvantové se objeví dva nepárový elektrony.

V zásadě se v každém chemickém prvku mohou elektrony přenášet na orbitály s vyššími energiemi, ale pro chemii jsou zajímavé pouze ty přechody, k nimž dochází mezi podzemními plochami s podobnými energiemi.

Tento vzor lze vysvětlit následovně. Tvorba chemické vazby je vždy doprovázena uvolněním energie, protože atomy procházejí do energeticky příznivého stavu. Parní elektrony na jednom úroveň energie nese samo o sobě takové náklady na energii, které jsou po vytvoření chemické vazby plně kompenzovány. Náklady na energii parních elektronů různých chemických úrovní jsou tak vysoké, že chemická vazba nemohou je kompenzovat. Pokud neexistuje žádný chemický partner, vzrušený atom uvolní kvantovou energii a vrátí se do normálního stavu - vědci nazývají tento proces uvolněním.

Pravidlo bolestí

Konfigurace elektronu atomu se řídí zákonem Gund, podle kterého plnění orbitálů jednoho subshell začíná elektrony se stejným odstřeďováním. Teprve poté, co všechny jednotlivé elektrony obsadí zavedené orbitály, jsou nabité nabitými částicemi s opačným odstřeďováním.

Pravidlo Gund je živě potvrzeno elektronickou konfigurací dusíku. Dusíkový atom má 7 elektronů. Elektronická konfigurace tohoto chemického prvku je následující: ls22s22p3. Všechny tři elektrony, které se nacházejí na 2p-subshell, musí být osamocené, zabírající každou ze tří dvoupólových orbitálů a všechny otáčky musí být paralelní s nimi.

Tato pravidla pomáhají nejen pochopit důvody elektronické konfigurace prvků periodického systému, ale také pochopit procesy, které se vyskytují uvnitř atomů.