Elektronička konfiguracija atoma — sklopova i modeli

Elektronička konfiguracija kemijskih elemenata je praćenje položaja elektrona u njegovim atomima. Elektroni mogu biti smješteni u školjkama, podslatama i na orbitali. Valencija elementa, njegova kemijska aktivnost i sposobnost interakcije s drugim tvarima ovisi o raspodjeli elektrona.

Pravila ulaska

Prema utvrđenoj tradiciji, kvantni broj atoma piše se s određenim latiničnim slovom. Stanje nultog kvantnog broja piše se s, a iza njega slijede slova p, d, f, g, b, i tako dalje, prema redoslijedu slova u latinica.

Kako napisati elektroničku konfiguraciju

Raspored atoma obično se bilježi za one čestice kemijskih elemenata koje su u osnovnom stanju. Ako je atom uzbuđen, ulaz će se zvati pobuđena konfiguracija. Definicija elektroničke konfiguracije koja se primjenjuje u određenom slučaju ovisi o tri pravila koja se primjenjuju na atome svih kemijskih elemenata.

Načelo punjenja

Elektronska konfiguracija atoma mora biti u skladu s načelom punjenja, prema kojem elektroni atoma ispunjavaju orbitale u rastućem redoslijedu - od najniže razine energije do najviše. Najniže orbitale bilo kojeg atoma uvijek se prvo popunjavaju. Zatim elektroni popunjavaju postojeće orbitale druge energetske razine, zatim orbitu s, i samo na kraju - orbitalu p-pod-razine.

Na pismu se elektronska konfiguracija kemijskih elemenata prenosi formulom u kojoj se uz naziv elementa označava kombinacija brojeva i slova koja odgovaraju položaju elektrona. Gornji indeks označava broj elektrona u tim orbitalima.

Na primjer, atom vodika ima jedan elektron. Prema principu punjenja, ovaj elektron se nalazi na s-orbitali. Tako će konfiguracija elektrona vodika biti jednaka 1s1.

Princip zabrane Paulija

Drugo pravilo za ispunjavanje orbitala je poseban slučaj općenitijeg zakona koji je otkrio švicarski fizičar F. Pauli. Prema tom pravilu, u svakom kemijskom elementu nema para elektrona koji imaju isti skup kvantnih brojeva. Dakle, na bilo kojoj orbitali u isto vrijeme ne mogu biti više od dva elektrona, a onda samo ako imaju različite spinove.

Načelo zabrane Paulija može se razmatrati na specifičnom primjeru. Elektronska konfiguracija atoma berilija može se zapisati kao 1s ² 2s ² . Kada uđe u atom kvanta energije, atom prelazi u pobuđeno stanje. To se može pisati ovako:

1s ² 2s ² (normalno stanje) + hν → 1s ² 2s ¹ 2p ¹ (pobuđeno stanje).

Ako usporedimo elektronske konfiguracije berilija u normalnom i pobuđenom stanju, možemo vidjeti da broj nesparenih elektrona za njih nije isti. Elektronska konfiguracija berilija pokazuje odsutnost nesparenih elektrona u normalnom stanju. Nakon udarca atoma kvanta energije pojavljuju se dva nesparena elektrona.

U principu, u bilo kojem kemijskom elementu, elektroni se mogu prenijeti na orbitale s višim energijama, ali za kemiju su od interesa samo oni prijelazi koji se pojavljuju između pod-razina sa sličnim energijama.

Ovaj se uzorak može objasniti na sljedeći način. Formiranje kemijske veze uvijek je praćeno otpuštanjem energije, jer atomi prelaze u energetski povoljno stanje. Elektroni na paru energetskoj razini u sebi nosi takve troškove energije koji se u potpunosti kompenziraju nakon stvaranja kemijske veze. Troškovi energije parnih elektrona različitih kemijskih razina su tako visoki kemijska veza ne mogu ih nadoknaditi. Ako nema kemijskog partnera, pobuđeni atom oslobađa kvantnu energiju i vraća se u svoje normalno stanje - znanstvenici taj proces nazivaju relaksacijom.

Pravilo gunda

Elektronska konfiguracija atoma podvrgava se Gundovom zakonu, prema kojem punjenje orbitala jedne podskupine počinje s elektronima koji imaju isti spin. Tek nakon što svi pojedini elektroni zauzmu uspostavljene orbitale, napunjeni su nabijenim česticama s suprotnim spinom.

Pravilo Gunda jasno je potvrđeno elektroničkom konfiguracijom dušika. Atom dušika ima 7 elektrona. Elektronska konfiguracija ovog kemijskog elementa je sljedeća: ls22s22p3. Sva tri elektrona, koji se nalaze na 2p-podgrupi, moraju biti sami, zauzimajući svaku od tri 2-p orbitale, i svi spinovi moraju biti paralelni s njima.

Ova pravila pomažu ne samo u razumijevanju razloga za elektroničku konfiguraciju elemenata periodičkog sustava, već i za razumijevanje procesa koji se odvijaju unutar atoma.