Co je to spektrální notace?

spektrální notace oelektronická konfigurace je uspořádání elektronů v úrovních energie kolem jádra atomu.

Pokud jde o sofistikovanějším quantum mechanický model K-Q vrstvy jsou rozděleny do množiny orbitalů, z nichž každý může být obsazena ne více než jeden pár elektronů (Encyklopedie Britannica, 2011).

Běžně, elektronický konfigurace se používá k popisu orbitaly atomu v jeho základním stavu, ale může být také použit k představují atom, který byl ionizuje do kationtu nebo aniontu, kompenzuje ztrátu nebo zisk elektronů v jejich příslušných orbitalů.

Mnoho fyzikálních a chemických vlastností prvků může být korelováno s jejich jedinečnými elektronickými konfiguracemi.

Valenční elektrony, elektrony v nejvzdálenější vrstvě, jsou určujícím faktorem pro jedinečnou chemii prvku (Electron Configurations a Properties of Atoms, S.F.).

Když elektrony v nejvzdálenější vrstvě atomu přijímají energii nějakého druhu, přecházejí do vyšších energetických vrstev. Elektron ve vrstvě K bude tedy přenesen do vrstvy L, zatímco je ve vyšším energetickém stavu.

Když se elektron vrátí do svého základního stavu, uvolní energii, kterou absorbuje, vyzařováním elektromagnetického spektra (světla). Protože každý atom má specifickou elektronickou konfiguraci, bude mít také specifické spektrum, které bude označováno jako absorpční (nebo emisní) spektrum..

Z tohoto důvodu se termín spektrální notace používá k označení elektronické konfigurace (Spectroscopic Notation, S.F.)..

Jak určit spektrální zápis: kvantová čísla

Součet čtyř kvantových čísel se používá k úplnému popisu pohybu a trajektorií každého elektronu v atomu.

Kombinace všech kvantových čísel všech elektronů v atomu je popsána vlnovou funkcí, která odpovídá Schrödingerově rovnici. Každý elektron v atomu má jedinečný soubor kvantových čísel.

Podle Pauliho vylučovacího principu nemohou dva elektrony sdílet stejnou kombinaci čtyř kvantových čísel.

Kvantová čísla jsou důležitá, protože mohou být použita k určení elektronické konfigurace atomu a pravděpodobného umístění elektronů atomu.

Kvantová čísla jsou také používána určovat jiné charakteristiky atomů, takový jako ionization energie a atomový poloměr.

Kvantová čísla označují specifické skořápky, podvrstvy, orbitály a elektronové zvraty.

To znamená, že kompletně popisují vlastnosti elektronu v atomu, to znamená, že popisují každé jedinečné řešení Schrödingerovy rovnice nebo vlnové funkce elektronů v atomu..

Existuje čtyři kvantová čísla: číslo hlavní kvantové (n), kvantové číslo orbitálního úhlového momentu (L), je magnetické kvantové číslo (ml) a kvantové číslo spinu elektronu (ms).

Hlavní kvantové číslo, nn, popisuje energii elektronu a nejpravděpodobnější vzdálenost elektronu od jádra. Jinými slovy, to se odkazuje na velikost orbitálu a úroveň energie u kterého elektron je umístěn.

Počet podvrstev nebo ll popisuje tvar orbitálu. Může být také použit k určení počtu úhlových uzlů.

Magnetické kvantové číslo, ml, popisuje hladiny energie v podvrstvu a ms označuje spin na elektronu, který může být nahoru nebo dolů (Anastasiya Kamenko, 2017).

Princip Aufbau

Aufbau pochází z německého slova "Aufbauen", což znamená "stavět". Při psaní elektronových konfigurací v podstatě budujeme elektronové orbitály, když se pohybujeme z jednoho atomu do druhého.

Když píšeme elektronickou konfiguraci atomu, vyplníme orbitály ve vzrůstajícím pořadí atomového čísla.

Princip Aufbau pochází z Pauliho vylučovacího principu, který říká, že v atomu nejsou žádné dvě fermiony (např. Elektrony)..

Mohou mít stejný počet kvantových čísel, takže se musí „vyrovnat“ na vyšších úrovních energie. Způsob akumulace elektronů je předmětem elektronových konfigurací (Aufbauův princip, 2015).

Stabilní atomy mají tolik elektronů jako protony v jádru. Elektrony se shromáždí kolem jádra v kvantových orbitálech následovat čtyři základní pravidla volala Aufbau princip.

1. V atomu nejsou žádné dva elektrony, které sdílejí stejné čtyři kvantová čísla n, l, m a s.
2. Elektrony zabírají nejprve orbity nejnižší energetické úrovně.
3. Elektrony budou vždy naplňovat orbitály se stejným počtem spinů. Když jsou orbitály plné, začne.
4. Elektrony vyplní orbitály součtem kvantových čísel n a l. Orbitály se stejnými hodnotami (n + l) budou nejprve naplněny hodnotami n nižšími.

Druhá a čtvrtá pravidla jsou v podstatě stejné. Příklad pravidla čtyři by byl 2p a 3s orbitals.

2p orbitalu je n = 2 a L = 2 a 3s orbitální je n = 3, a L = 1 (N + l) = 4 v obou případech, ale 2p orbitalu s nejnižší energií nebo nižší hodnota n bude vyplněna, 3s vrstva.

Naštěstí Moellerův diagram zobrazený na obrázku 2 může být použit k naplnění elektronů. Graf se přečte provedením úhlopříček od 1s.

Obrázek 2 ukazuje atomové orbity a šipky sledují cestu, kterou mají následovat.

Teď, když je známo, že pořadí orbitálů je plné, jediné, co zbývá, je zapamatovat si velikost každého orbitálu.

S orbitály mají 1 možnou hodnotu m_Já obsahovat 2 elektrony

P orbitály mají 3 možné hodnoty m_Já obsahovat 6 elektronů

D orbitály mají 5 možných hodnot m_Já obsahovat 10 elektronů

F orbitály mají 7 možných hodnot m_Já obsahovat 14 elektronů

To je vše, co je potřeba k určení elektronické konfigurace stabilního atomu prvku.

Například vezměte prvek dusíku. Dusík má sedm protonů, a proto sedm elektronů. První orbitál k vyplnění je orbitál 1s. Orbitál má dva elektrony, takže zbývá pět elektronů.

Další orbitál je orbitál 2s a obsahuje další dva. Tři konečné elektrony půjdou do orbitálu 2p, který může obsahovat až šest elektronů (Helmenstine, 2017).

Pravidla Hund

sekce Aufbau diskutoval jak elektrony zaplnit orbitalů z nízkoenergetických a pak přesunout na orbitální energii nejvyšší až poté, co orbitaly nízkoenergetických jsou vyplněny.

S tímto pravidlem je však problém. Jistě, orsals 1s musí být vyplněn před 2s orbitals, protože 1s orbitals mají nižší hodnotu n, a proto nižší energie.

A tři různé 2p orbitály? V jakém pořadí by měli být obsazeni? Odpověď na tuto otázku zahrnuje Hundovo pravidlo.

Hundovo pravidlo uvádí, že:

- Každý orbitál v podúrovni je obsazen individuálně předtím, než je orbitál dvakrát obsazen.

- Všechny elektrony v jednotlivě obsazených orbitálech mají stejnou rotaci (maximalizovat totální rotaci).

Když elektrony jsou přiřazeny k orbitals, elektron nejprve snaží se vyplnit všechny orbitals s podobnou energií (také volal degenerate orbitals) před párováním s jiným elektronem v napůl-plný orbitál \ t.

Atomy v pozemních stavech mají tendenci mít co nejvíce nepárových elektronů. Při vizualizaci tohoto procesu zvažte, jak elektrony vykazují stejné chování jako stejné póly v magnetu, pokud se dostaly do kontaktu.

Když negativně nabité elektrony naplní orbitály, zkusí se nejprve dostat co nejdále od sebe, než budou muset spárovat (Hundova pravidla, 2015).

Odkazy

1. Anastasiya Kamenko, T. E. (2017, 24. března). Kvantová čísla. Zdroj: chem.libretexts.org.
2. Princip Aufbau. (2015, 3. června). Zdroj: chem.libretexts.org.
3. Elektronové konfigurace a vlastnosti atomů. (S.F.). Zdroj: oneonta.edu.
4. Encyclopædia Britannica. (2011, 7. září). Elektronická konfigurace. Získané z britannica.com.
5. Helmenstine, T. (2017, 7. března). Princip Aufbau - elektronická struktura a princip Aufbau. Zdroj: thinkco.com.
6. Hundova pravidla. (2015, 18. července). Zdroj: chem.libretexts.org.
7. Spektroskopická notace. (S.F.). Zdroj: bcs.whfreeman.com.