Спектрална Ознака је распоред електрона енергетским нивоима око језгра атома. Према старом Боровом атомском моделу, електрони заузимају различите нивое у орбити око језгра, од прве љуске која је најближа језгру, К, до седме љуске, К која је најудаљенија од језгра.
У погледу рафиниранијег квантног механичког модела, шкољке КК су подељене у скуп орбитала, од којих свака може да заузме више од једног пара електрона.
Конфигурација електрона се обично користи за описивање орбитала атома у његовом основном стању, али може се користити и за представљање атома који се јонизује у катион или анион, надокнађујући губитак или добитак електрона у њиховим одговарајућим орбиталима.
Многа физичка и хемијска својства елемената могу се повезати са њиховим јединственим електронским конфигурацијама. Валентни електрони, електрони у најудаљенијој љусци, су одлучујући фактор јединствене хемије елемента.
Када електрони у најудаљенијој овојници атома добију неку врсту енергије, они се крећу у слојеве више енергије. Тако ће се електрони у љусци К пренети у Л шкољку, док су у вишем енергетском стању.
Када се електрон врати у основно стање, ослобађа енергију коју апсорбује емитујући електромагнетни спектар (светлост). Пошто сваки атом има одређену електронску конфигурацију, такође ће имати одређени спектар који ће се звати апсорпциони (или емисијски) спектар.
Из тог разлога се термин спектрални запис користи за означавање конфигурације електрона.
Како одредити спектралну нотацију: квантни бројеви
Укупно четири квантна броја користе се за потпуно описивање кретања и путање сваког електрона у атому.
Комбинација свих квантних бројева свих електрона у атому описана је таласном функцијом која испуњава Сцхродингерову једначину. Сваки електрон у атому има јединствен скуп квантних бројева.
Према Паулијевом принципу искључења, два електрона не могу делити исту комбинацију четири квантна броја.
Квантни бројеви су важни јер се могу користити за одређивање електронске конфигурације атома и вероватног положаја електрона у атому.
Квантни бројеви се такође користе за одређивање других карактеристика атома, попут енергије јонизације и атомског радијуса.
Квантни бројеви означавају специфичне љуске, подкољенице, орбитале и спинове електрона.
То значи да они у потпуности описују карактеристике електрона у атому, односно описују свако јединствено решење Сцхродингерове једначине или таласне функције електрона у атому.
Постоје укупно четири квантна броја: главни квантни број (н), орбитални квантни квантни број (л), магнетни квантни број (мл) и квантни број спинова електрона (мс).
Главни квантни број, нн, описује енергију електрона и највероватнију удаљеност електрона од језгра. Другим речима, односи се на величину орбитале и енергетски ниво на који се поставља електрон.
Број поткољеница или лл описује облик орбитале. Такође се може користити за одређивање броја угаоних чворова.
Магнетни квантни број, мл, описује нивое енергије у поткољеници, а мс се односи на спиновање електрона, које може бити горе или доле.
Ауфбау принцип
Ауфбау долази од немачке речи „Ауфбауен“ што значи „градити“. У суштини, писањем електронских конфигурација градимо електронске орбитале док прелазимо из једног атома у други.
Док пишемо конфигурацију електрона атома, испуњаваћемо орбитале у све већем редоследу атомског броја.
Ауфбау-ов принцип потиче из Паули-овог принципа искључења који каже да у атому не постоје два фермиона (нпр. Електрона).
Они могу имати исти скуп квантних бројева, тако да се морају "слагати" на вишим нивоима енергије. Како се електрони акумулирају, питање је конфигурације електрона.
Стабилни атоми имају онолико електрона колико протони имају у језгру. Електрони се окупљају око језгра у квантним орбиталима пратећи четири основна правила која се зову Ауфбауов принцип.
- Не постоје два електрона у атому која деле иста четири квантна броја н, л, м, с.
- Електрони ће прво заузети орбите најнижег нивоа енергије.
- Електрони ће увек испунити орбитале са истим бројем спина. Када су орбите пуне, почет ће.
- Електрони ће испунити орбитале сабиром квантних бројева н и л. Орбитале једнаких вриједности (н + л) биће прво испуњене нижим н вриједностима.
Друго и четврто правило су у основи иста. Пример четвртог правила је орбитала 2п и 3с.
Орбита 2п је н = 2 и л = 2, а орбита 3с је н = 3 и л = 1. (Н + л) = 4 у оба случаја, али 2п орбитала има најнижу енергију или најнижу н-вредност и испуниће се пре слој 3с.
Слика 2: Моеллеров дијаграм пуњења електронске конфигурације.
Срећом, Моеллеров дијаграм приказан на слици 2 може се користити за пуњење електрона. Граф се чита читањем дијагонала од 1с.
На слици 2 приказане су атомске орбитале, а стрелице следе пут напред.
Сада када се зна да се редослед орбитала попуњава, остало је само да запамти величину сваке орбитале.
С орбитале имају 1 могућу вредност м л да садрже 2 електрона
П орбитале имају 3 могуће вредности мл да садрже 6 електрона
Д орбитале имају 5 могућих вриједности µл за држање 10 електрона
Ф орбитале имају 7 могућих вредности м л за држање 14 електрона
То је све што је потребно за утврђивање електронске конфигурације стабилног атома елемента.
На пример, узмите елемент азот. Азот има седам протона, а самим тим и седам електрона. Прва орбитала која испуњава је орбита 1с. Орбитала има два електрона, па је остало пет електрона.
Следећа орбитала је орбита 2с и садржи следеће две. Последња три електрона прећи ће у 2п орбиталу која може да прими до шест електрона.
Хунд правила
Ауфбауова секција расправљала о томе како електрони најпре испуњавају орбитале са најнижом енергијом, а затим прелазе на орбите највеће енергије тек након што су орбителе најниже енергије испуњене.
Међутим, постоји проблем са овим правилом. Свакако, 1с орбитале морају бити испуњене пре 2с орбитала, јер 1с орбиталс имају мању вредност н, а самим тим и нижу енергију.
И три различите 2п орбитале? Којим редоследом треба да се попуне? Одговор на ово питање укључује Хундово правило.
Хундово правило каже да:
- Свака орбитала у подножју заузета је појединачно, пре него што је било која орбитала двоструко заузета.
- Сви електрони у појединачно окупираним орбиталама имају исти спин (да би се максимизирао укупни спин).
Када су електрони додељени орбиталима, електрон прво настоји да испуни све орбитале сличном енергијом (која се такође назива и дегенериране орбитале) пре него што се упари са другим електроном у полу-пуној орбитали.
Атоми у приземним стањима имају тенденцију да имају што више парних електрона. Приликом визуелизације овог процеса, размислите о томе како електрони испољавају исто понашање као исти полови у магнету ако би дошли у контакт.
Када негативно наелектрисани електрони попуне орбитале, прво покушавају да се удаље што је више могуће, пре него што се морају упарити.
Референце
- Анастасија Каменко, ТЕ (2017, 24. марта). Квантни бројеви. Опоравак са цхем.либретектс.орг.
- Ауфбау принцип. (2015, 3. јуна). Опоравак са цхем.либретектс.орг.
- Електронске конфигурације и својства атома. (СФ). Опоравак од онеонта.еду.
- Енцицлопӕдиа Британница. (2011, 7. септембра). Електронска конфигурација. Опоравак од британница.цом.
- Хелменстине, Т. (2017, 7. марта). Начело Ауфбауа - електронска структура и принцип Ауфбау. Опоравак од тхинкцо.цом.
- Хундова правила. (2015., 18. јула). Опоравак са цхем.либретектс.орг.
- Спектроскопска нотација. (СФ). Опоравак од бцс.вхфрееман.цом.