Hva er den eksterne elektroniske konfigurasjonen?

den elektronisk konfigurasjon, også kalt elektronisk struktur, er arrangementet av elektroner i energinivå rundt en atomkjerne.

Ifølge den gamle atommodellen til Bohr okkuperer elektronene flere nivåer i baner rundt kjernen, fra det første laget nærmest kjernen, K, til det syvende lag Q, som er lengst fra kjernen.

I form av en mer sofistikert kvantemekanisk modell, blir K-Q sjikt deles opp i et sett av orbitaler, som hver kan være okkupert av ikke mer enn ett par av elektroner (Encyclopaedia Britannica, 2011).

Vanligvis blir den elektroniske konfigurasjon brukes for å beskrive orbitaler av et atom i sin grunntilstand, men kan også brukes til å representere et atom som har blitt ionisert til et kation eller anion, og kompenserer for tap eller vinning av elektroner i sine respektive orbitaler.

Mange av de fysiske og kjemiske egenskapene til elementene kan korreleres med deres unike elektroniske konfigurasjoner. Valenselektronene, elektronene i det ytre laget, er avgjørende for elementets unike kjemi.

Grunnleggende begreper for elektroniske konfigurasjoner

Før tildeling av elektroner av et atom til orbitaler, må man bli kjent med de grunnleggende konseptene for elektroniske konfigurasjoner. Hvert element i det periodiske systemet består av atomer, som består av protoner, nøytroner og elektroner.

Elektronene utviser en negativ ladning og finnes rundt atomkjernen i elektronens orbitaler, definert som volumet av rom hvor elektronen kan bli funnet innenfor 95% sannsynlighet.

De fire forskjellige typer orbitaler (s, p, d og f) har forskjellige former, og en bane kan inneholde maksimalt to elektroner. P-, D- og F-orbitalene har forskjellige delnivåer, slik at de kan inneholde flere elektroner.

Som angitt er den elektroniske konfigurasjonen av hvert element unikt for sin posisjon i det periodiske tabellen. Energinivået bestemmes av perioden og antall elektroner er gitt av elementets atomnummer.

Orbitaler på forskjellige energinivåer ligner hverandre, men opptar forskjellige områder i rommet.

Den 1 s bane og 2 s bane har egenskapene til en bane s (radiale noder, sfæriske volum sannsynligheter, de kan bare inneholde to elektroner, etc.). Men som de finnes i forskjellige energinivåer, opptar de forskjellige rom rundt kjernen. Hvert orbital kan representeres av bestemte blokker i det periodiske tabellen.

Blokken s er regionen av alkalimetaller, inkludert helium (gruppe 1 og 2), blokken d er overgangsmetallene (gruppe 3 til 12), blokken p er elementene i hovedgruppen i gruppe 13 til 18 , Og blokk f er lantanid- og aktinid-serien (Faizi, 2016).

Figur 1: elementer i det periodiske bordet og deres perioder som varierer i henhold til energinivåene i orbitalerne.

Prinsipp for Aufbau

Aufbau kommer fra det tyske ordet "Aufbauen" som betyr "å bygge". I essens, når vi skriver elektronkonfigurasjoner, bygger vi elektronorbitaler når vi beveger oss fra et atom til et annet.

Når vi skriver den elektroniske konfigurasjonen av et atom, fyller vi orbitaler i stigende rekkefølge av atomnummer.

Prinsippet om Aufbau stammer fra Pauli-ekskluderingsprinsippet som sier at det ikke finnes to fermioner (f.eks. Elektroner) i et atom. De kan ha samme sett med kvante tall, så de må "stable opp" på høyere energinivå.

Hvordan elektroner samler er et emne for elektronkonfigurasjoner (Aufbau Principle, 2015).

Stabile atomer har så mange elektroner som protoner gjør i kjernen. Elektroner samler seg rundt kjernen i kvantorbitraler etter fire grunnleggende regler som kalles Aufbau-prinsippet.

1. Det er ingen to elektroner i atomet som deler de samme fire kvante tallene n, l, m og s.
2. Elektronene vil innta orbitalene av det laveste energinivået først.
3. Elektronene vil alltid fylle orbitaler med samme spinnnummer. Når orbitaler er fulle, vil det begynne.
4. Elektronene vil fylle orbitaler med summen av kvantumene n og l. Orbitaler med likeverdier av (n + l) fylles først med verdiene n lavere.

Den andre og fjerde regelen er i utgangspunktet den samme. Et eksempel på regel fire ville være 2p og 3s orbitals.

En 2p orbital er n = 2 og l = 2 og 3s orbital er n = 3, og l = 1 (N + l) = 4 i begge tilfeller, men det 2p orbital som har den laveste energi eller lavere n-verdien vil bli fylt før 3s lag.

Heldigvis kan Moeller-diagrammet vist i figur 2 brukes til å fylle elektroner. Grafen leses ved å utføre diagonalene fra 1s.

Figur 2: Moeller-diagram for fylling av den elektroniske konfigurasjonen.

Figur 2 viser atomorbitaler og pilene følger stien som skal følges.

Nå som det er kjent at orbitalets rekkefølge er full, er det eneste som igjen er å huske størrelsen på hver orbitale.

S orbitaler har 1 mulig verdi av m_l å inneholde 2 elektroner

P orbitaler har 3 mulige verdier av m_l å inneholde 6 elektroner

D orbitaler har 5 mulige verdier av m_l å inneholde 10 elektroner

F orbitaler har 7 mulige verdier av m_l å inneholde 14 elektroner

Dette er alt som trengs for å bestemme den elektroniske konfigurasjonen av et stabilt atomelement.

Ta for eksempel nitrogenelementet. Kväve har sju protoner og dermed syv elektroner. Den første orbitalen som skal fylles er 1 s bane.

En bane har to elektroner, så det er fem elektroner igjen. Det neste orbitalet er 2-tallsbanen og inneholder de neste to. De tre siste elektronene vil gå til 2p-bane som kan inneholde opptil seks elektroner (Helmenstine, 2017).

Betydningen av ekstern elektronisk konfigurasjon

Elektronkonfigurasjoner spiller en viktig rolle for å bestemme egenskapene til atomer.

Alle atomene i samme gruppe har samme eksterne elektroniske konfigurasjon med unntak av atomnummeret n, det er derfor de har lignende kjemiske egenskaper.

Noen av de viktigste faktorer som påvirker atomegenskaper omfatter størrelsen på de største okkuperte orbitaler, energien av de orbitaler med høyere energi, antallet bane stillinger og antallet elektroner i orbitaler med høyere energi (elektronkonfigurasjon og egenskapene til atomer, sf).

De fleste atomegenskaper kan være relatert til graden av tiltrekning mellom elektroner som er mer eksterne til kjernen og antallet elektroner i det ytre elektronlag, antall valenselektroner.

Elektronene til det ytre laget er de som kan danne kovalente kjemiske bindinger, er de som har evnen til å ionisere for å danne kationer eller anioner og er de som gir oksidasjonsstaten til de kjemiske elementene (Khan, 2014).

De vil også bestemme atomradiusen. Når n blir større, øker atomradiusen. Når et atom taper en elektron, vil det bli en sammentrekning av atomradiusen på grunn av reduksjonen av negativ ladning rundt kjernen.

Elektroner i det ytre sjikt er de som er behandlet i valensbinding teori, krystallfeltteori og teori om molekylorbital for egenskapene av molekyler og hybridiseringer linker (Bozeman Science, 2013).

referanser

1. Aufbau-prinsippet. (2015, 3. juni). Hentet fra chem.libretexts: chem.libretexts.org.
2. Bozeman Science. (2013, Agoto 4). Elektronkonfigurasjon. Tatt fra youtube: youtube.com.
3. Elektronkonfigurasjoner og Atoms egenskaper. (S.F.). Tatt fra oneonta.edu: oneonta.edu.
4. Encyclopædia Britannica. (2011, september 7). Elektronisk konfigurasjon. Hentet fra britannica: britannica.com.
5. Faizi, S. (2016, 12. juli). Elektroniske konfigurasjoner. Hentet fra chem.libretexts: chem.libretexts.org.
6. Helmenstine, T. (2017, 7. mars). Aufbau-prinsippet - elektronisk struktur og Aufbau-prinsippet. Tatt fra thoughtco: thoughtco.com.
7. Khan, S. (2014, 8. juni). Valenselektroner og liming. Hentet fra khanacademy: khanacademy.org.