דיפרנציאל אלקטרונים מספרים קוונטיים, איך לדעת את זה ודוגמאות

ה מידי אלקטרוניקה או differentiator הוא אלקטרונים האחרון להציב ברצף של תצורה אלקטרונית של אטום. למה קוראים לו? כדי לענות על שאלה זו יש צורך במבנה הבסיסי של האטום: גרעין, ואקום ואלקטרונים.

הגרעין הוא צבירה צפופה וקומפקטית של חלקיקים חיוביים הנקראים פרוטונים, ושל חלקיקים ניטרליים הנקראים נויטרונים. הפרוטונים מגדירים את המספר האטומי Z, ויחד עם הנייטרונים הם מייצרים את המסה האטומית. עם זאת, אטום לא יכול לשאת רק חיובי חיובי; זה למה האלקטרונים סביב מסלול הגרעין כדי לנטרל אותו. 

לכן, עבור כל פרוטון כי הוא הוסיף את הגרעין, אלקטרון חדש משולב לתוך האורביטלים שלה כדי לנטרל את החיוב החיובית הגוברת. בדרך זו, האלקטרונים החדשים שנוספו, אלקטרון הדיפרנציאלי, קשורים קשר הדוק למספר האטומי Z.

אלקטרון ההפרש הוא בשכבה האלקטרונית החיצונית ביותר: שכבת הערכיות. לכן, ככל שאתה רחוק מן הגרעין, כך גדל האנרגיה הקשורים אליו. אנרגיה זו אחראית להשתתפותם, כמו גם את שאר האלקטרונים הערכיות, בתגובות הכימיות המאפיינות את האלמנטים.

אינדקס

• 1 מספרים קוונטיים
• 2 כיצד לדעת את ההפרש האלקטרונים?
• 3 דוגמאות במספר אלמנטים
  • 3.1 כלור
  • 3.2 ↑ ↓ ↑ ↓ ↑ _
  • 3.3 מגנזיום
  • 3.4 ↑ ↓
  • 3.5 זירקוניום
  • 3.6 אלמנט לא ידוע
  • 3.7 ↑ ↑ ↑ ↑ ↑ ↓ ↑ ↓ ↑ ↓
• 4 הפניות

מספרים קוונטיים

כמו שאר האלקטרונים, אלקטרון ההפרש יכול להיות מזוהה על ידי ארבעה מספרים קוונטיים שלה. אבל מה הם מספרי הקוונטים? הם "n", "l", "m" ו "s".

המספר הקוונטי "n" מציין את גודל האטום ואת רמות האנרגיה (K, L, M, N, O, P, Q). "L" הוא מספר הקוונטים המשני או azimuthal, אשר מציין את הצורה של אורביטל האטומי, ולוקח ערכים של 0, 1, 2 ו 3 עבור "ים" מסלולית, "p", "ד" ו- "F" , בהתאמה.

"M" הוא המספר הקוונטי המגנטי ומציין את האוריינטציה המרחבית של האורביטלים מתחת לשדה מגנטי. לכן, 0 עבור מסלול "s"; -1, 0, +1, עבור מסלול "p"; -2, -1, 0, +1, +2, עבור מסלול "d"; ו -3, -2, -1, 0, +1, +2, +3, עבור "F" מסלולית. לבסוף, המספר הקוונטי של הספין "s" (1/2 עבור ↑, ו -1/2 עבור ↓).

לכן, אלקטרון דיפרנציאלי מכיל את מספרי הקוואנטים הקודמים ("n", "l", "m", "s"). כי זה counteracts החיוב החדש חיובי שנוצר על ידי פרוטון נוסף, הוא גם מספק את מספר אטומי Z של האלמנט.

כיצד לדעת את האלקטרונים?

בתמונה העליונה, תצורות אלקטרוניות עבור אלמנטים מימן לגז ניאון (H → Ne) מיוצגים.

זה, האלקטרונים של השכבות הפתוחות מסומנים עם צבע אדום, ואילו אלה של שכבות סגורות מסומנים עם צבע כחול. השכבות מתייחסות למספר הקוונטי "n", הראשון מבין הארבעה.

לפיכך, בתצורה הערכית H (אדום ↑) מוסיפה אלקטרון אחר עם אורינטציה הפוכה להיות שאני (↓ ↑, הוא כחולות בגלל הרמה 1 וכיום היא סגורה). זה הוסיף אלקטרונים אז האלקטרונים ההפרש.

לפיכך, מבחינה גרפית ניתן לראות כיצד האלקטרונים הדיפרנציאליים מתווספים לשכבת הערכיות (חצים אדומים) של האלמנטים, ומבדילים אותם זה מזה. האלקטרונים ממלאים את האורביטלים המכבדים את הכלל של הונד ואת העיקרון של הדרה של פאולינג (שנצפה באופן מושלם מן B אל Ne).

ומה עם מספרים קוונטיים? אלה מגדירים כל חץ - כלומר, כל אלקטרון - ואת הערכים שלהם ניתן לאמת עם תצורה אלקטרונית כדי לדעת אם הם או לא אלקטרון דיפרנציאלי.

דוגמאות במספר אלמנטים

כלור

במקרה של כלור (Cl) מספר האטום שלה Z שווה ל -17. התצורה האלקטרונית היא אז 1s²2s²sp⁶3²3p⁵. אורביטלים המסומנים באדום תואמים לאלה של שכבת הערכיות, אשר מציג רמה 3 פתוח.

האלקטרונים המיוצרים הם האלקטרון האחרון שמוקם בתצורה האלקטרונית, ואטום הכלור הוא זה של המסלול 3p, שמטבעו הוא כדלקמן:

↑ ↓  ↑ ↓  ↑

3px 3py 3pz

(-1) (0) (+1)

כיבוד הכלל של Hund, תחילה למלא את 3p אורביטלים של אנרגיה שווה (חץ אחד למעלה בכל מסלול). שנית, האלקטרונים האחרים זוג עם האלקטרונים בודד משמאל לימין. אלקטרון ההפרש מיוצג במסגרת ירוקה.

לכן, אלקטרונים ההפרש עבור כלור יש את המספרים הקוונטיים הבאים: (3, 1, 0, -1/2). כלומר, "n" הוא 3; "L" הוא 1, מסלולית "p"; "M" הוא 0, כי זה מסלול "p" של המדיום; ו "s" הוא -1/2, מאז החץ מצביע למטה.

מגנזיום

תצורה אלקטרונית עבור אטום מגנזיום הוא 1s²2s²sp⁶3², המייצגים את האלקטרון האורביטל והאלקטרוני שלו באותו אופן:

↑ ↓

3

0

הפעם, האלקטרונים ההפרש יש את המספרים הקוונטיים 3, 0, 0, -1/2. ההבדל היחיד במקרה זה לגבי כלור הוא כי המספר הקוונטי "l" הוא 0 כי האלקטרון תופסת "s" מסלולית (3).

זירקוניום

תצורה אלקטרונית עבור אטום זירקוניום (המעבר מתכת) הוא 1s²2s²sp⁶3²3p⁶4s²3D¹⁰4p⁶5s²4 ד². בדומה למקרים הקודמים, ייצוג האורביטלים והאלקטרונים של הערכים הוא כדלקמן:

לפיכך, המספרים הקוונטיים עבור האלקטרונים ההפרש מסומן בירוק הם: 4, 2, -1, +1 / 2. הנה, מאז האלקטרון כובש את השני d מסלולית, יש לו מספר קוונטי "מ" שווה ל -1. כמו כן, כי החץ מעלה, מספר הספין שלה "s" שווה 1/2.

אלמנט לא ידוע

המספרים הקוונטיים של אלקטרון ההפרש עבור אלמנט לא ידוע הם 3, 2, +2, -1/2. מהו המספר האטומי Z של האלמנט? לדעת Z אתה יכול לפענח מה הוא האלמנט.

הפעם, כמו "n" שווה 3, כלומר האלמנט הוא בתקופה השלישית של הטבלה המחזורית, עם "ד" מסלולית בעוד שכבה ערכית (שווה 2 "L"). לכן, האורביטלים מיוצגים כמו בדוגמה הקודמת:

↑ ↓ ↑ ↓ ↑ ↓ ↑ ↓ ↑ ↓

המספרים הקוונטיים "m" שווים ל -2, ו- "שווים" ל -1 / 2, הם מפתחות כדי לאתר את האלקטרון הדיפרנציאלי בחלל האורבי האחרון.

לכן, אלמנט כי הוא ביקש יש את 3d אורביטלים¹⁰ מלא, בדיוק כמו השכבות האלקטרוניות הפנימיות שלה. לסיכום, האלמנט הוא מתכת אבץ (Zn).

עם זאת, המספרים הקוונטיים של האלקטרונים הדיפרנציאליים אינם יכולים להבחין בין אבץ לנחושת, מכיוון שלשני האחרונים יש גם אורביטלים תלת-ממדיים מלאים. למה? בגלל הנחושת היא מתכת שאינה תואמת את הכללים עבור מילוי אלקטרונים מסיבות קוונטיות.

הפניות

1. ג 'ים ברנסון (2013). כללים של Hund אחזר ב 21 באפריל 2018, מ: quantummechanics.ucsd.edu
2. הרצאה 27: הכללים של הונד. אוחזר ב 21 באפריל 2018, מ: ph.qmul.ac.uk
3. אוניברסיטת Purdue. מספרים קוונטיים ותצורות אלקטרונים. אוחזר ב 21 באפריל 2018, מ: chemed.chem.purdue.edu
4. אנציקלופדיה של סלוואט למדעים. (1968). פיזיקה סלוואט, ש. של Ediciones Pamplona, ​​כרך 12, ספרד, עמ '314-322.
5. וולטר מור מור. (1963). כימיה פיסיקלית ב חלקיקים וגלים. מהדורה רביעית, Longmans.