Orbital-diagramok készítése

Tartalom

• TL; DR (túl hosszú; nem olvastam)
• Elektronkonfigurációk
• A konfiguráció rövidítése
• Orbitális diagramok
• Pont diagramok

Az elektron-keringési diagramok és az írásbeli konfigurációk megmutatják, hogy melyik pályák vannak kitöltve, és melyek részben vannak kitöltve bármely atom számára. A valencia elektronok száma befolyásolja azok kémiai tulajdonságait, valamint az orbitális pályák sajátos rendjét és tulajdonságait a fizikában, ezért sok hallgatónak meg kell birkóznia az alapokkal. A jó hír az, hogy az orbitális diagramok, az elektronkonfigurációk (mind rövid, mind a teljes formában) és az pontdiagramok az elektronokhoz nagyon könnyen érthetők, ha már megismerkesz néhány alapot.

TL; DR (túl hosszú; nem olvastam)

Az elektronkonfigurációk formátuma: 1s² 2s² 2p⁶ . Az első szám a fő kvantumszám (n), és a betű jelzi az l értékét (szögimpulzus kvantumszám; 1 = s, 2 = p, 3 = d és 4 = f) az orbitánál, a felső felirat pedig azt mondja megtudja, hány elektron van abban a pályán. Az orbitális diagramok ugyanazt az alapformátumot használják, de az elektronok számának helyett ↑ és ↓ nyilakat használnak, és az egyes pályákhoz saját vonalot adnak, hogy az elektronok spinjeit is ábrázolják.

Elektronkonfigurációk

Az elektronkonfigurációt egy jelöléssel fejezzük ki, amely így néz ki: 1s² 2s² 2p¹. Ismerje meg ennek a jelölésnek a három fő részét, hogy megértse, hogyan működik. Az első szám megmutatja az „energiaszintet” vagy a fő kvantumszámot (n). A második betű megmutatja az (l) értéket, a szögimpulzus kvantumszámát. L = 1 esetén a betű s, l = 2 esetében p, l = 3 esetében d, l = 4 esetében f és nagyobb számoknál ettől kezdve betűrendben növekszik.Ne felejtse el, hogy az s keringési értékek legfeljebb két elektronot tartalmaznak, p p arbitálban legfeljebb hat, d legfeljebb 10 és f maximum 14-et.

Az Aufbau elv azt mondja, hogy az alacsony energiájú pályák először töltenek be, de az adott sorrend nem olyan szekvenciális, amely könnyen megjegyezhető. Lásd: Források egy diagramot, amely bemutatja a kitöltési sorrendet. Vegye figyelembe, hogy az n = 1 szintnek csak s orbitálisa van, az n = 2 szintnek csak s és p orbitálisa van, és az n = 3 szintnek csak s, p és d keringési pontja van.

Ezekkel a szabályokkal könnyű dolgozni, tehát a skandium konfigurációjának jelölése:

1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 4s² 3d¹

Amely azt mutatja, hogy az egész n = 1 és n = 2 szint megtelt, az n = 4 szint elindult, de a 3d héj csak egy elektronot tartalmaz, miközben maximálisan elfoglalja a 10. Ez az elektron a valencia elektron.

Azonosítsa az elemet a jelölésből úgy, hogy egyszerűen megszámolja az elektronokat és megtalálja az elemet egy megfelelő atomszámmal.

A konfiguráció rövidítése

Minden egyes pálya kiírása nehezebb elemek miatt unalmas, ezért a fizikusok gyakran egy rövidített jelölést használnak. Ez úgy működik, hogy a nemesgázokat (a periódusos rendszer jobb szélső oszlopában) használjuk kiindulási pontként, és hozzáadjuk rájuk a végső körüli pályákat. Tehát a szandium konfigurációja megegyezik az argon konfigurációjával, kivéve az elektronokat két extra körben. Ezért a rövidítés formája:

4s² 3d¹

Mivel az argon konfigurációja:

= 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶

Ezt bármilyen elemmel felhasználhatja, kivéve a hidrogént és a héliumot.

Orbitális diagramok

Az orbitális diagramok olyanok, mint a most bemutatott konfigurációs jelölések, kivéve az elektronok spinjeit. Használja a Pauli kizárási alapelvet és Hund szabályát a héjak kitöltésének kidolgozásához. A kizárási elv szerint egyetlen elektron sem oszthat ugyanazt a négy kvantumszámot, ami alapvetõen olyan állapotpárokat eredményez, amelyek ellentétes spinnal rendelkező elektronokat tartalmaznak. Hund szabálya szerint a legstabilabb konfiguráció a lehető legtöbb párhuzamos pörgetés. Ez azt jelenti, hogy a részlegesen teljes héj körüli vázlatdiagramok írásakor töltse ki az összes felfelé forgó elektronot, mielőtt bármilyen lefelé forgó elektronot hozzáadna.

Ez a példa bemutatja az orbitális diagramok működését, példaként argont használva:

3p ↑ ↓ ↑ ↓ ↓

3s ↑ ↓

2p ↑ ↓ ↑ ↓ ↓

2s ↑ ↓

1s ↑ ↓

Az elektronokat a nyilak jelzik, amelyek szintén jelzik spinjeiket, és a bal oldali jelölés az általános elektronkonfigurációs jelölés. Vegye figyelembe, hogy a nagyobb energiájú pályák a diagram tetején vannak. Részben teljes héj esetén a Hund szabálya megköveteli, hogy ilyen módon töltsék ki (példaként nitrogént használnak).

2p ↑ ↑ ↑

2s ↑ ↓

1s ↑ ↓

Pont diagramok

A pontdiagramok nagyon különböznek az orbitális diagramoktól, ám ezek még mindig nagyon könnyen érthetők. Ezek középen lévő elem szimbólumából állnak, pontokkal körülvéve, amelyek megmutatják a valencia elektronok számát. Például a szénnek négy vegyérték-elektron és C szimbólum van, tehát a következőképpen ábrázolva:

∙

∙ C ∙

∙

És az oxigén (O) hat, tehát a következőképpen ábrázolható:

∙

∙

∙∙

Amikor az elektronok megoszlanak két atom között (kovalens kötésben), akkor az atomok ugyanolyan módon osztják meg a pontot a diagramban. Ez a megközelítést nagyon hasznosá teszi a kémiai kötés megértésében.