Vad är spektralnotation?



den spektral notering ellerelektronisk konfiguration är arrangemanget av elektroner i energinivåer runt en atoms kärna.

I termer av en mer sofistikerad kvantmekanisk modell är de K-Q skikten uppdelade i en uppsättning av orbitaler, som var och en kan upptas av inte mer än ett par av elektroner (Encyclopædia Britannica, 2011).

Vanligen är den elektroniska konfigurationen används för att beskriva de orbitaler av en atom i sitt grundtillstånd, men kan även användas för att representera en atom som har joniserat till en katjon eller anjon, kompenserar för förlust eller vinst av elektroner i sina respektive orbitaler.

Många av elementens fysikaliska och kemiska egenskaper kan korreleras med sina unika elektroniska konfigurationer.

Valenselektroner, elektroner i det yttersta skiktet, är den avgörande faktorn för den unika kemin hos elementet (Electron Konfigurationer och egenskaperna för Atomer, S.F.).

När elektroner i det yttersta lagret av en atom får energi av något slag, flyttar de till högre energilager. Således kommer en elektron i K-skiktet att överföras till L-skiktet medan det befinner sig i ett högre energiläge.

När elektronen återvänder till sitt jordtillstånd frigör den den energi som den absorberar genom att avge ett elektromagnetiskt spektrum (ljus). Eftersom varje atom har en specifik elektronisk konfiguration, kommer det också att ha ett specifikt spektrum som kallas absorptions- (eller emissions) spektrum..

Av denna anledning används uttrycket spektralnotering för att referera till den elektroniska konfigurationen (Spectroscopic Notation, S.F.).

Så här bestämmer du spektralnotationen: kvanttal

Totalt används fyra kvanttal för att fullständigt beskriva rörelsen och banorna för varje elektron i en atom.

Kombinationen av alla kvanttal av alla elektroner i en atom beskrivs av en vågfunktion som överensstämmer med Schrödinger-ekvationen. Varje elektron i en atom har en unik uppsättning kvantantal.

Enligt Pauli Exclusion Principle kan två elektroner inte dela samma kombination av fyra kvantnummer.

Kvantumtal är viktiga eftersom de kan användas för att bestämma den elektroniska konfigurationen av en atom och den antagliga placeringen av atomens elektroner.

Kvantum används också för att bestämma andra egenskaper hos atomer, såsom joniseringsenergi och atomradie.

Kvantum betecknar specifika skal, underlag, orbitaler och elektronvridningar.

Detta innebär att helt beskriva egenskaper hos en elektron i en atom, dvs varje beskriver enda lösningen på Schrödingerekvationen, eller vågfunktionen av elektroner i en atom.

Den finns fyra kvanttal: den huvudkvanttal (n), den kvantmekaniska antalet omloppsrörelsemängdsmomentet (L), den magnetiska kvanttalet (ml) och kvant antal elektronspinn (ms).

Huvudkvantumnumret, nn, beskriver energin hos en elektron och det mest sannolika avståndet från elektronen från kärnan. Med andra ord hänvisar den till orbitalets storlek och energinivån vid vilken en elektron placeras.

Antalet underlag, eller ll, beskriver formen av orbitalen. Det kan också användas för att bestämma antalet vinklar.

Den magnetiska kvantnummer ml, beskriver energinivåerna i ett bindemedel, och mer avser att snurra på elektronen, som kan vara upp eller ner (Anastasiya Kamenko, 2017).

Principen för Aufbau

Aufbau kommer från det tyska ordet "Aufbauen" vilket betyder "att bygga". I huvudsak, när vi skriver elektronkonfigurationer bygger vi elektroniska orbitaler när vi flyttar från en atom till en annan.

När vi skriver en atoms elektroniska konfiguration fyller vi orbitalerna i ökande ordning med atomnummer.

Principen för Aufbau härstammar från Paulis uteslutningsprincip som säger att det inte finns några två fermioner (t.ex. elektroner) i en atom.

De kan ha samma uppsättning kvanttal, så de måste "stapla upp" på högre energinivåer. Hur elektroner ackumuleras är ett ämne för elektronkonfigurationer (Aufbau Principle, 2015).

Stabila atomer har så många elektroner som protoner gör i kärnan. Elektroner samlas kring kärnan i kvanta orbitaler efter fyra grundläggande regler som kallas Aufbau-principen.

  1. Det finns inga två elektroner i atomen som delar samma fyra kvantnummer n, l, m och s.
  2. Elektronerna kommer att uppta orbitalerna av den lägsta energinivån först.
  3. Elektronerna fyller alltid orbitalerna med samma spinnnummer. När orbitalerna är fulla, börjar det.
  4. Elektronerna kommer att fylla orbitaler med summan av kvantnumren n och l. Orbitaler med lika värden på (n + l) fylls först med värdena på n lägre.

Den andra och fjärde reglerna är i princip samma. Ett exempel på regel fyra skulle vara 2p och 3s-orbitalerna.

En 2p orbital är n = 2 och L = 2 och 3s orbital är n = 3 och l = 1 (N + l) = 4 i båda fallen, men 2p orbital som har den lägsta energin eller lägre n-värde kommer att fyllas innan 3s lager.

Lyckligtvis kan Moeller-diagrammet som visas i Figur 2 användas för att fylla elektroner. Grafen läses genom att utföra diagonalerna från 1s.

Figur 2 visar atomorbitalerna och pilarna följer vägen att följa.

Nu när det är känt att orbitalernas ordning är full är det enda kvar att memorera storleken på varje orbital.

S orbitaler har 1 möjligt värde av ml att innehålla 2 elektroner

P-orbital har 3 möjliga värden på ml att innehålla 6 elektroner

D orbitaler har 5 möjliga värden på ml att innehålla 10 elektroner

F-orbital har 7 möjliga värden på ml att innehålla 14 elektroner

Detta är allt som behövs för att bestämma den elektroniska konfigurationen av en stabil atom av ett element.

Ta till exempel kväveelementet. Kväve har sju protoner och därför sju elektroner. Den första orbitalen att fylla är 1: e banan. En orbital har två elektroner, så det finns fem elektroner kvar.

Nästa orbital är 2: e banan och innehåller de två följande. De tre slutliga elektronerna kommer att gå till 2p-banan som kan innehålla upp till sex elektroner (Helmenstine, 2017).

Hund Regler

Aufbau-sektionen diskuterade hur elektroner fyller de lägre energibytorna först och flyttar sedan upp till högre energiomgångar först efter att de lägre energibytorna är fulla.

Det finns emellertid ett problem med denna regel. Säkerligen de 1s orbitaler måste fyllas innan 2s orbitaler eftersom 1s orbitaler har ett lägre värde på n, och därmed lägre energi.

Och de tre olika 2p-orbitalerna? I vilken ordning ska de fyllas? Svaret på denna fråga innebär Hunds regel.

Hunds regel säger att:

- Varje orbital i en undernivå upptas individuellt innan någon orbital är dubbelt upptagen.

- Alla elektroner i individuellt upptagna orbitaler har samma spinn (för att maximera total spin).

När elektronorbitals tilldelas först söker en elektron att fylla alla orbitaler med liknande energi (även kallade degenererade orbitaler) innan parning med en annan elektron i en omloppshalvfullt.

Atomerna i marktillstånden tenderar att ha så många uparmade elektroner som möjligt. Vid visualisering av denna process, överväga hur elektronerna uppvisar samma beteende som samma poler i en magnet om de kom i kontakt.

När negativt laddade elektroner fyller orbital, först de försöker komma så långt ifrån varandra innan behöva para (Hund arbetsordning, 2015).

referenser

  1. Anastasiya Kamenko, T. E. (2017, 24 mars). Kvantumtal. Hämtad från chem.libretexts.org.
  2. Aufbau Princip. (2015, 3 juni). Hämtad från chem.libretexts.org.
  3. Elektronkonfigurationer och Atomernas egenskaper. (S.F.). Hämtad från oneonta.edu.
  4. Encyclopædia Britannica. (2011, 7 september). Elektronisk konfiguration. Återställd från britannica.com.
  5. Helmenstine, T. (2017, 7 mars). Aufbau Princip - Elektronisk Struktur och Principen Aufbau. Hämtad från thoughtco.com.
  6. Hundens Regler. (2015, 18 juli). Hämtad från chem.libretexts.org.
  7. Spektroskopisk Notation. (S.F.). Hämtad från bcs.whfreeman.com.