Innhold
- TL; DR (for lang; ikke lest)
- Elektronkonfigurasjoner
- Shorthand Notation for Configuration
- Orbital Diagrammer
- Punktdiagrammer
Elektroniske orbitale diagrammer og skriftlige konfigurasjoner forteller deg hvilke orbitaler som er fylt og hvilke som er delvis fylt for et hvilket som helst atom. Antallet valenselektroner påvirker deres kjemiske egenskaper, og den spesifikke rekkefølgen og egenskapene til orbitalene er viktige i fysikken, så mange studenter må ta seg til det grunnleggende. Den gode nyheten er at orbitale diagrammer, elektronkonfigurasjoner (både i korthet og i full form) og prikkdiagrammer for elektroner er virkelig enkle å forstå når du har forstått noen få grunnleggende.
TL; DR (for lang; ikke lest)
Elektronkonfigurasjoner har formatet: 1s2 2s2 2p6 . Det første tallet er det viktigste kvantetallet (n) og bokstaven representerer verdien av l (vinkelmomentkvantetallet; 1 = s, 2 = p, 3 = d og 4 = f) for orbitalen, og superskriptnummeret forteller du hvor mange elektroner som er i det omløpet. Orbitale diagrammer bruker samme grunnleggende format, men i stedet for tall for elektronene, bruker de ↑ og ↓ piler, i tillegg til at de gir hver orbital sin egen linje, for å representere spinnene til elektronene også.
Elektronkonfigurasjoner
Elektronkonfigurasjoner uttrykkes gjennom en notasjon som ser slik ut: 1s2 2s2 2p1. Lær de tre hoveddelene i denne notasjonen for å forstå hvordan den fungerer. Det første tallet forteller deg “energinivået” eller det viktigste kvantetallet (n). Den andre bokstaven forteller deg verdien av (l), vinkelmomentkvantetallet. For l = 1 er bokstaven s, for l = 2 er den p, for l = 3 er den d, for l = 4 er den f, og for høyere tall øker den alfabetisk fra dette punktet.Husk at s orbitaler inneholder maksimalt to elektroner, p orbitaler maksimalt seks, d maksimalt 10 og f maksimalt 14.
Aufbau-prinsippet forteller deg at orbitalene med lavest energi fylles først, men den spesifikke rekkefølgen er ikke sekvensiell på en måte som er lett å huske. Se Ressurser for et diagram som viser fyllingsrekkefølgen. Legg merke til at n = 1-nivået bare har s orbitaler, n = 2-nivået bare har s og p orbitaler, og n = 3-nivået har bare s, p og d orbitaler.
Disse reglene er enkle å jobbe med, så notasjonen for konfigurasjon av skandium er:
1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d1
Noe som viser at hele n = 1 og n = 2 nivåer er fulle, n = 4 nivået er startet, men 3d skallet inneholder bare ett elektron, mens det har en maksimal belegg på 10. Dette elektronet er valenselektronet.
Identifiser et element fra notasjonen ved å bare telle elektronene og finne elementet med et matchende atomnummer.
Shorthand Notation for Configuration
Å skrive ut hver eneste orbital for tyngre elementer er kjedelig, så fysikere bruker ofte en korthetnotasjon. Dette fungerer ved å bruke edle gasser (i ytterste høyre kolonne i periodiske tabellen) som utgangspunkt og legge de endelige orbitalene til dem. Så skandium har den samme konfigurasjonen som argon, bortsett fra med elektroner i to ekstra orbitaler. Den korte ordningen er derfor:
4s2 3d1
Fordi konfigurasjonen av argon er:
= 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6
Du kan bruke dette med alle elementer bortsett fra hydrogen og helium.
Orbital Diagrammer
Orbitale diagrammer er som konfigurasjonsnotasjonen nettopp introdusert, bortsett fra med de elektroniske spinnene. Bruk Pauli-ekskluderingsprinsippet og Hunds regel for å finne ut hvordan du skal fylle skjell. Utelukkelsesprinsippet sier at ingen to elektroner kan dele de samme fire kvantetallene, noe som i utgangspunktet resulterer i par tilstander som inneholder elektroner med motsatte spinn. Hunds regel sier at den mest stabile konfigurasjonen er den med høyest mulig antall parallelle spinn. Dette betyr at når du skriver orbitaldiagrammer for delvis full skjell, må du fylle ut alle opp-spinn-elektronene før du legger til noen ned-spinn-elektroner.
Dette eksemplet viser hvordan orbitale diagrammer fungerer ved å bruke argon som eksempel:
3p ↑ ↓ ↑ ↓ ↑ ↓
3s ↑ ↓
2p ↑ ↓ ↑ ↓ ↑ ↓
2s ↑ ↓
1s ↑ ↓
Elektronene er representert av pilene, som også indikerer spinnene deres, og notasjonen til venstre er standard elektronkonfigurasjonsnotasjon. Merk at orbitalene med høyere energi er øverst i diagrammet. For en delvis full skal, krever Hunds regel at de fylles ut på denne måten (bruker nitrogen som eksempel).
2p ↑ ↑ ↑
2s ↑ ↓
1s ↑ ↓
Punktdiagrammer
Punktdiagrammer er veldig forskjellige fra banediagrammer, men de er fremdeles veldig enkle å forstå. De består av symbolet for elementet i sentrum, omgitt av prikker som indikerer antall valenselektroner. For eksempel har karbon fire valenselektroner og symbolet C, så det er representert som:
∙
∙ C ∙
∙
Og oksygen (O) har seks, så det er representert som:
∙
∙∙ O ∙
∙∙
Når elektroner deles mellom to atomer (i kovalent binding), deler atomene prikken i diagrammet på samme måte. Dette gjør tilnærmingen veldig nyttig for å forstå kjemisk binding.