Jaké jsou energetické úrovně?



dílčí úrovně energie v atomu oni jsou forma ve kterém elektrony jsou organizovány v elektronických vrstvách, jejich distribuci v molekule nebo atomu. Tyto dílčí úrovně energie se nazývají orbitály.

Organizace elektronů v sub-úrovních je to, co dovoluje chemické kombinace různých atomů a také definuje jejich pozici v periodické tabulce prvků.

Elektrony jsou uspořádány v elektronických vrstvách atomu určitým způsobem kombinací kvantových stavů. Ve chvíli, kdy je jeden z těchto států obsazen elektronem, musí být ostatní elektrony umístěny v jiném stavu.

Úvod

Každý chemický prvek v periodické tabulce se skládá z atomů, které jsou zase složeny z neutronů, protonů a elektronů. Elektrony jsou záporně nabité částice, které se nacházejí kolem jádra jakéhokoliv atomu, distribuovaného v elektronových orbitálech.

Elektronové orbity jsou objem prostoru, kde má elektron 95% šanci na nalezení. Existují různé typy orbitálů s různými tvary. V každém orbitálu mohou být umístěny maximálně dva elektrony. První orbitál atomu je tam, kde je nejvyšší pravděpodobnost nalezení elektronů.

Orbitály jsou označeny písmeny s, p, d a f, tj. Sharp, Principle, Difúzní a Fundamentální, a spojují se, když se atomy spojí, aby vytvořily větší molekulu. Tyto kombinace orbitálů se nacházejí v každé vrstvě atomu.

Například ve vrstvě 1 atomu jsou S orbitály, ve vrstvě 2 jsou S a P orbitály, uvnitř vrstvy 3 atomu jsou S, P a D orbitály a nakonec ve vrstvě 4 atomu jsou všechny S, P, D a F orbitály.

Také v orbitálech najdeme různé podúrovně, které zase mohou ukládat více elektronů. Orbitály v různých úrovních energie jsou si navzájem podobné, ale zabírají různé oblasti ve vesmíru.

První orbitál a druhý orbitál mají stejné charakteristiky, že orbitál S má radiální uzly, má větší pravděpodobnost sférického objemu a může mít pouze dva elektrony. Jsou však umístěny na různých úrovních energie a tak zabírají různé prostory kolem jádra.

Umístění v periodické tabulce prvků

Každá z elektronických konfigurací prvků je jedinečná, proto určují svou pozici v Periodické tabulce prvků. Tato pozice je definována periodou každého prvku a jeho atomovým číslem počtem elektronů, které má atom prvku.

Tímto způsobem je klíčové použití periodické tabulky pro určení konfigurace elektronů v atomech. Prvky jsou rozděleny do skupin podle své elektronické konfigurace takto:

Každý orbitál je reprezentován ve specifických blocích v rámci periodické tabulky prvků. Například, orbitální blok S je oblast alkalických kovů, první skupina v tabulce a kde tam je šest elementů Lithium (Li), Rubidium (Rb), draslík (K), sodík (Na), Francio (\ t Fr) a cesium (Cs) a také vodík (H), který není kov, ale plyn.

Tato skupina prvků má elektron, který je obvykle snadno ztracen, aby vytvořil kladně nabitý iont. Jsou to nejaktivnější kovy a nejvíce reaktivní.

Vodík, v tomto případě je plyn, ale je ve skupině 1 periodické tabulky prvků, protože má také pouze jeden elektron. Vodík může tvořit ionty s jedním kladným nábojem, ale dosažení jeho jediného elektronu vyžaduje mnohem více energie než odstranění elektronů z jiných alkalických kovů. Při tvorbě sloučenin obvykle vodík vytváří kovalentní vazby.

Při velmi vysokých tlacích se však vodík stává kovovým a chová se jako ostatní prvky jeho skupiny. To se děje například uvnitř jádra planety Jupiter.

Skupina 2 odpovídá kovům alkalických zemin, protože jejich oxidy mají alkalické vlastnosti. Mezi prvky této skupiny patří hořčík (Mg) a vápník (Ca). Jejich orbitály také patří do úrovně S.

Přechodné kovy, které odpovídají skupinám 3 až 12 v periodické tabulce, mají orbitály typu D..

Prvky, které jdou ze skupiny 13 do 18 v tabulce, odpovídají P. orbitals a nakonec prvky známé jako lanthanidy a aktinidy mají orbitály jména F.

Umístění elektronu v orbitálech

Elektrony se nacházejí v orbitálech atomu jako způsob snížení energie. Pokud se tedy snažíte zvýšit energii, elektrony zaplní hlavní orbitální úrovně a oddělí se od jádra atomu..

Musíme si uvědomit, že elektrony mají vnitřní vlastnost známou jako spin. Jedná se o kvantový koncept, který mimo jiné určuje spin elektronu v orbitálu. Co je nezbytné pro určení vaší pozice na energetických úrovních.

Pravidla, která určují polohu elektronů v orbitálech atomu, jsou následující:

  • Princip Aufbau: Elektrony vstupují nejprve do orbitálů s nižší energií. Tento princip je založen na diagramech energetických hladin určitých atomů.
  • Princip Pauliho vyloučení: Atomový orbitál může popsat alespoň dva elektrony. To znamená, že pouze dva elektrony s jinou elektronovou rotací mohou zabírat atomový orbitál.

To znamená, že atomový orbitál je energetický stav.

  • Hundovo pravidlo: Když elektrony zabírají orbity stejné energie, elektrony vstoupí nejprve do prázdných orbitálů. To znamená, že elektrony preferují paralelní spiny v oddělených orbitálech energetických úrovní.

Elektrony naplní všechny orbity v sublevelech dříve, než se setkají s opačnými otočení.

Speciální elektronické konfigurace

Existují také atomy se zvláštními případy sub-úrovní energie. Když dva elektrony zabírají stejný orbitál, musí mít nejen různá otočení (jak naznačuje Pauliho vylučovací princip), ale spojení elektronů mírně zvyšuje energii.

V případě sub-úrovní energie, polovina-plná a jeden full-plná sub-level redukovat energii atomu. To vede atom k větší stabilitě.

Odkazy

  1. Konfigurace elektronů. Zdroj: Wikipedia.com.
  2. Elektronické konfigurace Úvod. Zdroj: chem.libretexts.org.
  3. Orbitály a dluhopisy. Zdroj: chem.fsu.edu.
  4. Periodická tabulka, prvky hlavní skupiny. Zdroj: newworldencyclopedia.org.
  5. Principy konfigurace elektro. Obnoveno z sartep.com.
  6. Elektronická konfigurace prvků. Zdroj: science.uwaterloo.ca.
  7. Electron Spin. Zdroj: hyperphysics.phy-astr.gsu.edu.