Hvordan finne antall orbitaler i hvert energinivå

Energinivåer og orbitaler hjelper til med å beskrive den elektroniske strukturen til et atom. De angir hvordan elektroner er arrangert i atomer, og beskrivelsen av slike energier er hentet fra kvanteteori.

Kvanteteori postulerer at atomer bare kan eksistere i visse energitilstander. Hvis et atom, eller et elektron ved korrelasjon, endrer tilstand, absorberer det eller avgir en mengde energi som er lik energiforskjellen mellom tilstandene.

Energien som slippes ut eller absorberes, blir kvantisert; det er energi preget av bestemte beløp. Disse tillatte energitilstandene kan beskrives med sett med tall kalt kvantetall.

Et elektronarrangement i et atom kan beskrives av fire kvantetall: n, l, m__l_ og M_s. Disse relaterer seg til henholdsvis energinivå, elektronunderskall, omløpsretning og spinn.

Det første kvantetallet er utpekt av n og er det viktigste energinivået.

Den viktigste energinivådefinisjonen forteller observatøren størrelsen på bane og bestemmer energi. En økning i

Det første kvantetallet kan bare ta integrerte verdier, begynnende med 1; n = 1, 2, 3, 4... Hvert energinivå tilsvarer også en bokstav: n = 1 (K), 2 (L), 3 (M), 4 (N) ...

Bruk for å beregne mengden orbitaler fra hovedkvantetallet n². Det er n² orbitaler for hvert energinivå. For n = 1, det er 1² eller en bane. For n = 2 er det 2² eller fire orbitaler. Til n = 3 det er ni orbitaler, for n = 4 er det 16 orbitaler, for n = 5 det er 5² = 25 orbitaler, og så videre.

For å beregne maksimalt antall elektroner i hvert energinivå, formelen 2n² kan brukes, hvor n er det viktigste energinivået (første kvantetall). For eksempel energinivå 1, 2 (1)² beregner til to mulige elektroner som passer inn i det første energinivået.

Det andre kvantetallet angir undernivåer og er betegnet med bokstaven l. Dette kvantetallet betegner elektronunderskall og den generelle formen til elektronskyen.

De to første kvantetallene er relatert. For enhver gitt n, l kan ta på seg en hvilken som helst integral som starter med 0 til maksimalt (n – 1); l = 0, 1, 2, 3 ...

Kvantenivåene, l = 0, 1, 2, 3 tilsvarer henholdsvis elektronunderskallene s, p, d, f. Formen på s er sfærisk, p er figur åtte, og d- og f-orbitalene har en mer intrikat design, hovedsakelig med kløverformede orbitaler.

Hver elektronunderskall kan inneholde en viss mengde elektroner, s = 2, p = 6, d = 10 og f = 14.

Det tredje kvantetallet m__l_, betegner hvordan elektronskyen er rettet i rommet.

Dette kvantetallet kan ha en hvilken som helst integrert verdi, inkludert 0, mellom l og -l (det andre kvantetallet), eller, m__l = _l... 2, 1, 0, -1, -2... -l

Til l = 0, det er bare 1 m__l verdi, også 0. Denne inneholder bare en bane. For en p-bane, m_l_ = 1, 0, -1. Dette tilsvarer de tre p-orbitalene i tre forskjellige retninger, s_x, s_y, s_z, tilsvarende den tredimensjonale x-, y- og z-aksen.

Det fjerde kvantetallet betegner rotasjon med eller mot urviseren.

Et elektron er en ladet partikkel som spinner på en akse og har derfor magnetiske egenskaper. Dette kvantetallet er ikke relatert til n, l, m_l, og kan bare ha to mulige verdier: +1/2 eller -1/2.

Tilsetningen av det fjerde kvantetallet gjør at elektroner kan fylles i orbitaler uten å bryte Pauli-utelukkelsesprinsippet. Dette sier at ingen to elektroner kan ha samme sett med fire kvantetall.

Husk at å finne mengden orbitaler i et energinivå kan avledes av formelen n². For energinivå 3, n = (3)² eller ni orbitaler.

En mer fullført beregning kan gjøres ved hjelp av informasjonen fra kvantetallene ovenfor. Til n = 3, verdiene av l kan legges til. Til l = 0, det er bare en bane, m_l = 0. Til l = 1, det er tre verdier (m_l = −1, 0 eller +1). Til l = 2, det er fem mulige verdier (m_l = −2, −1, 0, +1 eller +2). Så å legge til mulighetene gir totalt 1 + 3 + 5 = 9 orbitaler.