Hvad er spektral notation?



den spektral notation ellerElektronisk konfiguration er arrangementet af elektroner i energiniveauer omkring kernen af ​​et atom.

I form af en mere sofistikeret kvantemekanisk model, er K-Q lag opdelt i et sæt orbitaler, som hver især kan være optaget af ikke mere end et par af elektroner (Encyclopædia Britannica, 2011).

Almindeligvis er den elektroniske konfiguration, der anvendes til at beskrive de orbitaler et atom i sin grundtilstand, men kan også bruges til at repræsentere et atom, der er blevet ioniseret i en kation eller anion, som kompenserer for tab eller forøgelse af elektroner i deres respektive orbitaler.

Mange af elementernes fysiske og kemiske egenskaber kan korreleres med deres unikke elektroniske konfigurationer.

Valenselektronerne, elektronerne i det yderste lag, er den afgørende faktor for elementets unikke kemi (elektronkonfigurationer og egenskaberne for atomer, S.F.).

Når elektroner i det yderste lag af et atom modtager energi af en eller anden art, bevæger de sig til højere energilag. Således overføres en elektron i K-laget til L-laget, mens den er i en højere energitilstand.

Når elektronen vender tilbage til sin jordtilstand, frigiver den den energi, den absorberer ved at udsende et elektromagnetisk spektrum (lys). Da hvert atom har en specifik elektronisk konfiguration, vil den også have et specifikt spektrum, der kaldes absorptions- (eller emissions) spektret..

Af denne grund anvendes udtrykket spektral notation til at henvise til den elektroniske konfiguration (Spectroscopic Notation, S.F.).

Sådan bestemmes spektral notation: kvante tal

I alt fire kvante tal bruges til fuldt ud at beskrive bevægelsen og banerne for hver elektron i et atom.

Kombinationen af ​​alle kvante tal af alle elektroner i et atom beskrives af en bølgefunktion, der overholder Schrödinger ligningen. Hver elektron i et atom har et unikt sæt kvante numre.

Ifølge Pauli-udelukkelsesprincippet kan to elektroner ikke dele den samme kombination af fire kvante tal.

Kvantumtal er vigtige, fordi de kan bruges til at bestemme den elektroniske konfiguration af et atom og den sandsynlige placering af atomets elektroner.

Kvantum tal bruges også til at bestemme andre egenskaber ved atomer, såsom ioniseringsenergi og atomradius.

Kvantummer angiver specifikke skaller, underlag, orbitaler og elektronvinkler.

Dette betyder, at de fuldstændigt beskriver en elektrons egenskaber i et atom, det vil sige de beskriver hver enestående løsning på Schrödinger-ligningen eller bølgefunktionen af ​​elektroner i et atom.

Den eksisterer fire kvantetal: den primære kvantetal (n), kvante antal orbital impulsmoment (L), det magnetiske kvantetal (ml), og quantum antal elektron spin (ms).

Hovedkvantumet, nn, beskriver energien af ​​en elektron og den mest sandsynlige afstand af elektronen fra kernen. Med andre ord refererer det til størrelsen af ​​orbitalet og det energiniveau, hvor en elektron placeres.

Antallet af underlag, eller ll, beskriver formen af ​​orbitalet. Det kan også bruges til at bestemme antallet af vinklede knuder.

Magnetmagnetnummeret, ml, beskriver energiniveauerne i et underlag, og ms refererer til centrifugeringen på elektronen, som kan være op eller ned (Anastasiya Kamenko, 2017).

Aufbau-princippet

Aufbau kommer fra det tyske ord "Aufbauen", som betyder "at bygge". Når vi skriver elektronkonfigurationer, bygger vi i det væsentlige elektron-orbitaler, når vi flytter fra et atom til et andet.

Når vi skriver den elektroniske konfiguration af et atom, vil vi fylde orbitalerne i stigende rækkefølge af atomnummer.

Aufbau-princippet stammer fra Paulis udelukkelsesprincip, der siger, at der ikke er to fermioner (fx elektroner) i et atom.

De kan have det samme sæt kvante numre, så de skal "stable" på højere energiniveauer. Hvordan elektroner akkumulerer er et emne for elektronkonfigurationer (Aufbau Principle, 2015).

Stabile atomer har så mange elektroner som protoner i kernen. Elektroner samles omkring kernen i kvantorbitaler efter fire grundlæggende regler kaldet Aufbau-princippet.

  1. Der er ikke to elektroner i atomet, der deler de samme fire kvante tal n, l, m og s.
  2. Elektronerne vil optage orbitalerne af det laveste energiniveau først.
  3. Elektronerne vil altid fylde orbitalerne med det samme centrifugeringsnummer. Når orbitalerne er fulde, begynder det.
  4. Elektronerne vil fylde orbitaler med summen af ​​kvante numrene n og l. Orbitaler med lige værdier af (n + l) bliver fyldt først med værdierne n n lavere.

Det andet og fjerde regelsæt er stort set det samme. Et eksempel på regel fire ville være 2p og 3s orbitalerne.

En 2p orbital er n = 2 og l = 2 og 3s orbital er n = 3 og l = 1 (N + l) = 4 i begge tilfælde, men den 2p orbital har den laveste energi eller lavere n-værdi vil blive fyldt inden 3s lag.

Heldigvis kan Moeller diagrammet vist i Figur 2 bruges til at fylde elektroner. Grafen læses ved at udføre diagonalerne fra 1s.

Figur 2 viser atomorbitalerne, og pilene følger den vej, der skal følges.

Nu hvor det er kendt, at orbitalernes rækkefølge er fyldt, er det eneste der er tilbage at huske størrelsen af ​​hver orbitale.

S orbitaler har 1 mulig værdi af ml at indeholde 2 elektroner

P orbitaler har 3 mulige værdier af ml at indeholde 6 elektroner

D orbitaler har 5 mulige værdier af ml at indeholde 10 elektroner

F orbitaler har 7 mulige værdier af ml at indeholde 14 elektroner

Dette er alt, hvad der er nødvendigt for at bestemme den elektroniske konfiguration af et stabilt atomelement.

F.eks. Tage kvælstofelementet. Kvælstof har syv protoner og derfor syv elektroner. Den første bane til at fylde er 1s bane. Et kredsløb har to elektroner, så der er fem elektroner tilbage.

Det næste omløb er 2'ers kredsløb og indeholder de næste to. De tre endelige elektroner vil gå til 2p-kredsløbet, der kan indeholde op til seks elektroner (Helmenstine, 2017).

Hund Regler

Aufbau afsnit diskuteret, hvordan elektroner fylde orbitaler laveste energi først og derefter flytte til orbital energi af højeste først efter orbitaler laveste energi er fyldt.

Der er dog et problem med denne regel. Bestemt skal 1s-orbitalerne fyldes før 2s-orbitalerne, fordi 1s-orbitalerne har en lavere værdi på n og derfor en lavere energi.

Og de tre forskellige 2p orbitaler? I hvilken rækkefølge skal de fyldes? Svaret på dette spørgsmål indebærer Hunds regel.

Hunds regel siger, at:

- Hver orbital i et underniveau er optaget individuelt, før et orbital er dobbelt optaget.

- Alle elektroner i individuelt besatte orbitaler har samme spin (for at maksimere det samlede spin).

Når elektron orbitaler er tildelt, en elektron først søger at fylde alle orbitaler med lignende energi (også kaldet degenererede orbitaler) før parring med en anden elektron i en orbital halvt fuldt.

Atomer i jorden stater har tendens til at have så mange uparvede elektroner som muligt. Når du visualiserer denne proces, skal du overveje, hvordan elektronerne udviser den samme adfærd som de samme poler i en magnet, hvis de kom i kontakt.

Når negativt ladede elektroner fylder orbitalerne, forsøger de først at komme så langt væk som muligt fra hinanden, før de skal parre (Hunds Rules, 2015).

referencer

  1. Anastasiya Kamenko, T. E. (2017, 24. marts). Kvantumnumre. Hentet fra chem.libretexts.org.
  2. Aufbau-princippet. (2015, 3. juni). Hentet fra chem.libretexts.org.
  3. Elektronkonfigurationer og Atoms egenskaber. (S.F.). Hentet fra oneonta.edu.
  4. Encyclopædia Britannica. (2011, september 7). Elektronisk konfiguration. Gendannet fra britannica.com.
  5. Helmenstine, T. (2017, 7. marts). Aufbau-princippet - elektronisk struktur og Aufbau-princippet. Hentet fra thoughtco.com.
  6. Hunds Regler. (2015, juli 18). Hentet fra chem.libretexts.org.
  7. Spektroskopisk notation. (S.F.). Hentet fra bcs.whfreeman.com.