Kā veikt orbitālās diagrammas

Elektronu orbītas diagrammas un rakstiskas konfigurācijas norāda, kuras orbitāles ir aizpildītas un kuras ir daļēji aizpildītas jebkuram atomam. Valences elektronu skaits ietekmē to ķīmiskās īpašības un īpašo secību un orbitāļu īpašības ir svarīgas fizikā, tāpēc daudziem studentiem ir jātiek galā ar pamati. Labā ziņa ir tā, ka orbitālās diagrammas, elektronu konfigurācijas (gan stenogrammā, gan pilnā formā) un punktu diagrammas elektroniem ir patiešām viegli saprotamas, kad esat apguvis dažus pamatus.

TL; DR (pārāk ilgi; Nelasīju)

Elektronu konfigurācijām ir formāts: 1s² 2s² 2p⁶. Pirmais skaitlis ir galvenais kvantu skaitlis (n), un burts apzīmē l vērtību (leņķiskā impulsa kvantu skaitlis; 1 = s, 2 = p, 3 = d un 4 = f) orbitālei, un virsraksts norāda, cik daudz elektronu atrodas šajā orbitālē. Orbītas diagrammās tiek izmantots viens un tas pats pamatformāts, taču elektronu skaitļu vietā viņi izmanto bultiņas ↑ un ↓, kā arī piešķir katrai orbitālei savu līniju, lai attēlotu arī elektronu griezienus.

Elektronu konfigurācijas tiek izteiktas ar apzīmējumu, kas izskatās šādi: 1s² 2s² 2p¹. Uzziniet trīs galvenās šī apzīmējuma daļas, lai saprastu, kā tas darbojas. Pirmais skaitlis norāda “enerģijas līmeni” jeb galveno kvantu skaitli (n). Otrais burts norāda (l) vērtību, leņķiskā impulsa kvantu skaitli. Ja l = 1, burts ir s, l = 2 tas ir p, l = 3 tas ir d, l = 4 tas ir f un lielākiem skaitļiem tas palielinās alfabēta secībā no šī punkta. Atcerieties, ka s orbitāles satur ne vairāk kā divus elektronus, p orbitāles - ne vairāk kā sešus, d - maksimāli 10 un f - maksimāli 14

Aufbau princips jums saka, ka vispirms tiek piepildītas zemākās enerģijas orbitāles, taču īpašā secība nav secīga tādā veidā, lai to būtu viegli iegaumēt. Skatiet Resursi, lai parādītu diagrammu, kurā parādīts aizpildīšanas pasūtījums. Ņemiet vērā, ka n = 1 līmenī ir tikai s orbitāles, n = 2 līmenī ir tikai s un p orbitāles, un n = 3 līmenī ir tikai s, p un d orbitāles.

Ar šiem noteikumiem ir viegli strādāt, tāpēc skandija konfigurācijas apzīmējums ir šāds:

1.s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 4s² 3d¹

Kas parāda, ka viss n = 1 un n = 2 līmenis ir pilns, n = 4 līmenis ir sācies, bet 3d apvalkā ir tikai viens elektrons, turpretī tā maksimālais noslogojums ir 10. Šis elektrons ir valences elektrons.

Identificējiet elementu no pieraksta, vienkārši saskaitot elektronus un atrodot elementu ar atbilstošu atomu skaitli.

Katras orbītas izrakstīšana smagākiem elementiem ir garlaicīga, tāpēc fiziķi bieži lieto stenogrammu. Tas darbojas, izmantojot cēlās gāzes (periodiskās tabulas labajā kolonnā) kā sākumpunktu un pievienojot tām pēdējās orbitāles. Tātad skandijam ir tāda pati konfigurācija kā argonam, izņemot elektronus divās papildu orbitālēs. Tāpēc stenogrāfijas forma ir:

[Ar] 4s² 3d¹

Tā kā argona konfigurācija ir:

[Ar] = 1 s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶

To var izmantot ar citiem elementiem, izņemot ūdeņradi un hēliju.

Orbītas diagrammas ir kā tikko ieviestais konfigurācijas apzīmējums, izņemot ar norādītajiem elektronu griezieniem. Izmantojiet Pauli izslēgšanas principu un Hunda likumu, lai uzzinātu, kā piepildīt čaumalas. Izslēgšanas princips nosaka, ka diviem elektroniem nevar būt vienādi četri kvantu skaitļi, kā rezultātā būtībā rodas stāvokļu pāri, kas satur elektronus ar pretējiem griezieniem. Hunda noteikums nosaka, ka stabilākā konfigurācija ir tā, kurā ir pēc iespējas lielāks paralēlo griezienu skaits. Tas nozīmē, ka, rakstot daļēji pilnu čaulu orbitālās diagrammas, pirms pievienojat visus lejup vērpšanas elektronus, aizpildiet visus augšup vērptos elektronus.

Šis piemērs parāda, kā darbojas orbitālās diagrammas, kā piemēru izmantojot argonu:

3p ↑ ↓ ↑ ↓ ↑ ↓

3s ↑ ↓

2p ↑ ↓ ↑ ↓ ↑ ↓

2s ↑ ↓

1s ↑ ↓

Elektronus attēlo bultiņas, kas norāda arī to griezienus, un kreisajā pusē esošais apzīmējums ir standarta elektronu konfigurācijas apzīmējums. Ņemiet vērā, ka augstākas enerģijas orbitāles atrodas diagrammas augšdaļā. Daļēji pilnai čaumalai Hunda noteikums paredz, ka tie ir jāaizpilda šādā veidā (kā piemēru izmantojot slāpekli).

2p ↑ ↑ ↑

2s ↑ ↓

1s ↑ ↓

Punktu diagrammas ļoti atšķiras no orbītas diagrammām, taču tās joprojām ir ļoti viegli saprotamas. Tie sastāv no centrā esošā elementa simbola, ko ieskauj punkti, kas norāda valences elektronu skaitu. Piemēram, ogleklim ir četri valences elektroni un simbols C, tāpēc to attēlo kā:

∙

∙ C ∙

∙

Un skābeklim (O) ir seši, tāpēc to attēlo kā:

∙

∙∙ O ∙

∙∙

Kad elektroni ir sadalīti starp diviem atomiem (kovalentās saitēs), atomi diagrammā dala punktu tādā pašā veidā. Tas padara pieeju ļoti noderīgu, lai izprastu ķīmisko savienojumu.