Hva er spektralnotasjon?

den spektral notasjon ellerelektronisk konfigurasjon er arrangementet av elektroner i energinivåer rundt et atoms 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 den avgjørende faktor for elementets unike kjemi (elektronkonfigurasjoner og egenskapene til atomer, S.F.).

Når elektroner i det ytre laget av et atom mottar energi av noe slag, beveger de seg til høyere energilager. Således blir et elektron i K-laget overført til L-laget mens det er i en høyere energitilstand.

Når elektronen kommer tilbake til jordtilstanden, frigjør den energien den absorberes ved å sende ut et elektromagnetisk spektrum (lys). Siden hvert atom har en bestemt elektronisk konfigurasjon, vil den også ha et spesifikt spektrum som kalles absorpsjon (eller utslipp) spektrum..

Av denne grunn blir begrepet spektralnotasjon brukt til å referere til den elektroniske konfigurasjonen (Spectroscopic Notation, S.F.).

Hvordan bestemme spektralnotasjonen: kvante tall

I alt fire kvante tall brukes til å beskrive bevegelsen og baneene til hver elektron i et atom.

Kombinasjonen av alle kvante tallene til alle elektronene i et atom er beskrevet av en bølgefunksjon som overholder Schrödinger-ligningen. Hver elektron i et atom har et unikt sett med kvante tall.

I følge Pauli Exclusion-prinsippet kan to elektroner ikke dele samme kombinasjon av fire kvante tall.

Kvantum er viktig fordi de kan brukes til å bestemme den elektroniske konfigurasjonen av et atom og den sannsynlige plasseringen av atomets elektroner.

Kvantumtal brukes også til å bestemme andre egenskaper av atomer, som ioniseringsenergi og atomradius.

Kvantum tall angir spesielle skall, underlag, orbitaler og elektronvinkler.

Dette betyr at de helt beskriver egenskapene til et elektron i et atom, det vil si de beskriver hver unik løsning på Schrödinger-ligningen, eller bølgefunksjonen, av elektroner i et atom.

Det finnes fire kvantetall: hovedkvantetallet (n), Quantum antall orbital vinkelmomentet (L), det magnetiske quantum nummer (ml) og quantum antall elektronspinn (ms).

Hovedkvantumet, nn, beskriver energien til et elektron og den mest sannsynlige avstanden til elektronen fra kjernen. Med andre ord refererer det til størrelsen på orbitalet og energinivået der en elektron plasseres.

Antall underlag, eller ll, beskriver formen på orbitalet. Det kan også brukes til å bestemme antall vinklede noder.

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

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 Paulis ekskluderingsprinsipp 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 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. Et orbital 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).

Hund Regler

Aufbau seksjon diskutert hvordan elektroner fylle orbitaler med lavest energi først, og deretter bevege seg til orbital energi av den høyeste bare etter orbitaler med lavest energi er fylt.

Det er imidlertid et problem med denne regelen. Sikkert, 1s-orbitaler må fylles før 2s-orbitalene, fordi 1s-orbitaler har en lavere verdi på n og dermed en lavere energi.

Og de tre forskjellige 2p-orbitaler? I hvilken rekkefølge skal de fylles? Svaret på dette spørsmålet innebærer Hunds regel.

Hunds regel sier at:

- Hver orbital i et undernivå er opptatt individuelt før en orbital blir dobbelt opptatt.

- Alle elektroner i individuelt okkuperte orbitaler har samme spinn (for å maksimere total spinn).

Når elektron-baner blir tildelt, en elektron søker først å fylle alle orbitaler med lik energi (også kalt degenererte orbitaler) før parring med en annen elektron i en orbital halvfull.

Atomer i bakken stater har en tendens til å ha så mange uparmade elektroner som mulig. Når du visualiserer denne prosessen, bør du vurdere hvordan elektronene har samme oppførsel som de samme polene i en magnet hvis de kom i kontakt.

Når negativt ladede elektroner fyller orbitaler, prøver de først å komme så langt unna som mulig før de må mate (Hunds Rules, 2015).

referanser

1. Anastasiya Kamenko, T. E. (2017, 24. mars). Kvantum. Hentet fra chem.libretexts.org.
2. Aufbau-prinsippet. (2015, 3. juni). Hentet fra chem.libretexts.org.
3. Elektronkonfigurasjoner og Atoms egenskaper. (S.F.). Hentet fra oneonta.edu.
4. Encyclopædia Britannica. (2011, september 7). Elektronisk konfigurasjon. Gjenopprettet fra britannica.com.
5. Helmenstine, T. (2017, 7. mars). Aufbau-prinsippet - elektronisk struktur og Aufbau-prinsippet. Hentet fra thoughtco.com.
6. Hundens regler. (2015, 18. juli). Hentet fra chem.libretexts.org.
7. Spektroskopisk notasjon. (S.F.). Hentet fra bcs.whfreeman.com.