Kaip padaryti orbitines diagramas

Elektronų orbitos schemos ir rašytinės konfigūracijos nurodo, kurios orbitalės yra užpildytos, o kurios iš dalies užpildytos bet kuriam atomui. Valentinių elektronų skaičius daro įtaką jų cheminėms savybėms, savitam eiliškumui ir orbitalių savybės yra svarbios fizikoje, todėl daugeliui studentų tenka susidurti su pagrindai. Geros naujienos yra tai, kad orbitos diagramas, elektronų konfigūracijas (tiek trumpą, tiek visą formą) ir taškų diagramas elektronams tikrai lengva suprasti, kai supranti kelis pagrindus.

TL; DR (per ilgai; Neskaiciau)

Elektronų konfigūracijos formatas yra 1s² 2s² 2p⁶. Pirmasis skaičius yra pagrindinis kvantinis skaičius (n), o raidė žymi l (kampinio momento kvantinio skaičiaus; 1 = s, 2 = p, 3 = d ir 4 = f) orbitai, o viršutinis indeksas nurodo, kiek elektronų yra toje orbitoje. Orbitos diagramose naudojamas tas pats pagrindinis formatas, tačiau vietoj elektronų skaičių jie naudoja rodykles ↑ ir ↓, taip pat kiekvienai orbitai suteikia savo liniją, taip pat nurodydami elektronų sukinius.

Elektronų konfigūracijos išreiškiamos žymėjimu, kuris atrodo taip: 1s² 2s² 2p¹. Sužinokite tris pagrindines šio užrašo dalis, kad suprastumėte, kaip jis veikia. Pirmasis skaičius nurodo „energijos lygį“ arba pagrindinį kvantinį skaičių (n). Antroji raidė nurodo (l) vertę, kampinio impulso kvantinį skaičių. Jei l = 1, raidė yra s, l = 2 tai p, l = 3 tai d, l = 4 tai f, o didesniems skaičiams ji didėja abėcėlės tvarka nuo šio taško. Nepamirškite, kad s orbitalėse yra daugiausia du elektronai, p orbitalėse daugiausia šeši, d daugiausiai 10 ir f daugiausiai 14.

Aufbau principas sako, kad pirmiausia užpildomos mažiausios energijos orbitos, tačiau konkreti tvarka nėra nuosekli taip, kad ją būtų lengva įsiminti. Žr. Ištekliai schemą, rodančią pildymo užsakymą. Atkreipkite dėmesį, kad n = 1 lygis turi tik s orbitales, n = 2 lygis turi tik s ir p orbitales, o n = 3 lygis turi tik s, p ir d orbitales.

Šias taisykles lengva naudoti, todėl skandio konfigūracijos žymėjimas yra:

1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 4s² 3d¹

Tai rodo, kad visi n = 1 ir n = 2 lygiai yra pilni, n = 4 lygis buvo pradėtas, tačiau 3d apvalkale yra tik vienas elektronas, tuo tarpu jo maksimalus užimtumas yra 10. Šis elektronas yra valentinis elektronas.

Nustatykite elementą iš užrašo paprasčiausiai suskaičiuodami elektronus ir suraskdami elementą su atitinkančiu atomo skaičiumi.

Kiekvieną atskirą orbitą surašyti sunkesniems elementams yra varginantis dalykas, todėl fizikai dažnai naudoja trumpinius. Tai naudojama naudojant tauriųjų dujų (periodinės lentelės dešiniajame dešiniajame stulpelyje) kaip atspirties tašką ir pridedant ant jų paskutines orbitales. Taigi skandio konfigūracija yra tokia pati kaip argono, išskyrus elektronus dviejose papildomose orbitalėse. Todėl stenografijos forma yra tokia:

[Ar] 4s² 3d¹

Kadangi argono konfigūracija yra:

[Ar] = 1 s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶

Tai galite naudoti su bet kokiais elementais, išskyrus vandenilį ir helį.

Orbitos diagramos yra kaip ką tik įvestas konfigūracijos žymėjimas, išskyrus nurodytus elektronų sukinius. Norėdami išsiaiškinti, kaip užpildyti kriaukles, naudokite Pauli išskyrimo principą ir Hundo taisyklę. Išskyrimo principas teigia, kad du elektronai negali dalytis tų pačių keturių kvantinių skaičių, o tai iš esmės lemia būsenų poras, kuriose yra priešingų sukimų elektronai. Hundo taisyklė teigia, kad stabiliausia konfigūracija yra ta, kurioje yra kuo daugiau lygiagrečių sukimų. Tai reiškia, kad rašydami iš dalies pilnų apvalkalų orbitines diagramas, prieš pridėdami visus žemyn pasisukančius elektronus, užpildykite visus sukamuosius elektronus.

Šis pavyzdys parodo, kaip veikia orbitinės diagramos, pavyzdžiu naudojant argoną:

3p ↑ ↓ ↑ ↓ ↑ ↓

3s ↑ ↓

2p ↑ ↓ ↑ ↓ ↑ ↓

2s ↑ ↓

1s ↑ ↓

Elektronai vaizduojami rodyklėmis, kurios taip pat nurodo jų sukimąsi, o kairėje esanti užrašas yra standartinis elektronų konfigūracijos žymėjimas. Atkreipkite dėmesį, kad didesnės energijos orbitos yra diagramos viršuje. Iš dalies pilnam apvalkalui Hundo taisyklė reikalauja, kad jie būtų užpildyti tokiu būdu (pavyzdžiu naudojant azotą).

2p ↑ ↑ ↑

2s ↑ ↓

1s ↑ ↓

Taškų diagramos labai skiriasi nuo orbitos diagramų, tačiau jas vis tiek labai lengva suprasti. Jie susideda iš elemento, esančio centre, simbolio, apsupto taškais, nurodančiais valentinių elektronų skaičių. Pavyzdžiui, anglis turi keturis valentinius elektronus ir simbolį C, todėl ji vaizduojama kaip:

∙

∙ C ∙

∙

Deguonis (O) turi šešis, taigi jis vaizduojamas kaip:

∙

∙∙ O ∙

∙∙

Kai elektronai pasidalija tarp dviejų atomų (jungiantis kovalentiškai), atomai tokiu pačiu būdu dalijasi tašką diagramoje. Todėl požiūris yra labai naudingas suprantant cheminį sujungimą.