Sådan finder du antallet af orbitaler på hvert energiniveau

Energiniveauer og orbitaler hjælper med at beskrive et atons elektroniske struktur. De betegner, hvordan elektroner er arrangeret inden for atomer, og beskrivelsen af ​​sådanne energier er afledt af kvanteteori.

Kvanteteori postulerer, at atomer kun kan eksistere i visse energitilstande. Hvis et atom eller et elektron ved korrelation ændrer tilstand, absorberer det eller udsender en mængde energi svarende til energiforskellen mellem staterne.

Den udsendte eller absorberede energi kvantiseres; det er energi karakteriseret ved bestemte beløb. Disse tilladte energitilstande kan beskrives ved sæt af tal kaldet kvantetal.

En elektronarrangement i et atom kan beskrives ved fire kvantetal: n, l, m__l_ og m_s. Disse vedrører henholdsvis energiniveau, elektronunderskaller, orbitalretning og spin.

Det første kvantetal er angivet med n og er det primære energiniveau.

Den vigtigste energiniveaudefinition fortæller observatøren størrelsen på kredsløb og bestemmer energi. En stigning i

Det første kvantetal kan kun tage integrerede værdier, begyndende med 1; n = 1, 2, 3, 4... Hvert energiniveau svarer også til et bogstav: n = 1 (K), 2 (L), 3 (M), 4 (N) ...

Brug til at beregne mængden af ​​orbitaler ud fra det primære kvantetal n². Der er n² orbitaler for hvert energiniveau. For n = 1, der er 1² eller en orbital. For n = 2 er der 2² eller fire orbitaler. Til n = 3 der er ni orbitaler, for n = 4 der er 16 orbitaler, for n = 5 der er 5² = 25 orbitaler og så videre.

For at beregne det maksimale antal elektroner i hvert energiniveau, er formlen 2n² kan bruges, hvor n er det primære energiniveau (første kvantetal). For eksempel energiniveau 1, 2 (1)² beregner til to mulige elektroner, der passer ind i det første energiniveau.

Det andet kvantetal angiver underniveauer og er betegnet med brevet l. Dette kvantetal betegner elektronunderskaller og den generelle form af elektronskyen.

De to første kvantetal er relateret. For enhver given n, l kan påtage sig enhver integral, der starter med 0 til et maksimum på (n – 1); l = 0, 1, 2, 3 ...

Kvanteniveauerne, l = 0, 1, 2, 3 svarer til henholdsvis elektronunderskallene s, p, d, f. Formen på s er sfærisk, p er figur otte, og d- og f-orbitalerne har et mere indviklet design, der mest involverer kløverformede orbitaler.

Hver elektronunderskal kan indeholde en vis mængde elektroner, s = 2, p = 6, d = 10 og f = 14.

Det tredje kvantetal m__l_, angiver, hvordan elektronskyen er rettet i rummet.

Dette kvantetal kan have en hvilken som helst integreret værdi, herunder 0, mellem l og -l (det andet kvantetal) eller, m__l = _l... 2, 1, 0, -1, -2... -l

Til l = 0, der er kun 1 m__l værdi, også 0. Dette indeholder kun en orbital. For en p orbital, m_l_ = 1, 0, -1. Dette svarer til de tre p-orbitaler i tre forskellige retninger, s_x, s_y, s_zsvarende til den tredimensionale x-, y- og z-akse.

Det fjerde kvantetal betegner spin med eller med uret.

En elektron er en ladet partikel, der spinder på en akse og har derfor magnetiske egenskaber. Dette kvantetal er ikke relateret til n, l, m_log kan kun have to mulige værdier: +1/2 eller -1/2.

Tilføjelsen af ​​det fjerde kvantetal tillader elektroner at udfylde i orbitaler uden at bryde Pauli-udelukkelsesprincippet. Dette siger, at ingen to elektroner kan have det samme sæt med fire kvantetal.

Husk at finde mængden af ​​orbitaler på et energiniveau kan udledes af formlen n². For energiniveau 3 er n = (3)² eller ni orbitaler.

En mere afsluttet beregning kan foretages ved hjælp af oplysningerne fra kvantetallene ovenfor. Til n = 3, værdierne af l kan tilføjes. Til l = 0, der er kun en orbital, m_l = 0. Til l = 1, der er tre værdier (m_l = −1, 0 eller +1). Til l = 2, der er fem mulige værdier (m_l = −2, −1, 0, +1 eller +2). Så tilføjelse af muligheder giver 1 + 3 + 5 = 9 orbitaler i alt.