מהי הודעה ספקטרלית?



ה סימון ספקטראלי oתצורה אלקטרונית היא סידור של אלקטרונים ברמות האנרגיה סביב גרעין האטום.

במונחים של מודל מכני הקוונטים מתוחכמים יותר, שכבות-Q K נחלקים סט של אורביטלים, שכל אחד מהם יכול להיות כבוש על ידי לא יותר מ זוג אחד של אלקטרונים (אנציקלופדיה בריטניקה, 2011).

בדרך כלל, תצורת אלקטרוניים משמש לתיאור האורביטלים של אטום במצב הקרקע שלה, אבל יכול לשמש גם כדי לייצג אטום כי כבר מיונן לתוך קטיון או אניון, פיצוי בגין אובדן או רווח של האלקטרונים אורביטלים שלהם.

רבים מן התכונות הפיסיקליות והכימיות של האלמנטים יכולים להיות מתואמים עם תצורות אלקטרוניות ייחודיות שלהם.

אלקטרונים הערכיות, האלקטרונים בשכבה החיצונית ביותר, הם הגורם הקובע לכימיה הייחודית של האלמנט (תצורות אלקטרונים ומאפייני האטומים, S.F.).

כאשר האלקטרונים בשכבה החיצונית של אטום מקבלים אנרגיה כלשהי, הם עוברים לשכבות אנרגיה גבוהות יותר. לכן, אלקטרון בשכבת K יועברו לשכבה L בזמן היותו במצב אנרגיה גבוה יותר.

כאשר האלקטרון חוזר למצב הקרקע שלו, הוא משחרר את האנרגיה שהוא סופג על ידי פליטת ספקטרום אלקטרומגנטי (אור). מאחר שלכל אטום יש תצורה אלקטרונית מסוימת, יהיה לו גם ספקטרום ספציפי שייקרא ספקטרום הקליטה (או הפליטה)..

מסיבה זו, המונח הספקטראלי המונח משמש להתייחסות לתצורה האלקטרונית (Spectroscopic Notation, S.F.).

כיצד לקבוע את הסימון הספקטראלי: מספרים קוונטיים

סך של ארבעה מספרים קוונטיים משמשים לתאר באופן מלא את התנועה ואת המסלולים של כל אלקטרון בתוך אטום.

השילוב של כל המספרים הקוונטיים של כל האלקטרונים באטום מתואר על ידי פונקציית גל המתאימה למשוואת שרדינגר. לכל אלקטרון באטום יש סט ייחודי של מספרים קוונטיים.

על פי עקרון אי הכללת פאולי, שני אלקטרונים אינם יכולים לשתף את אותו שילוב של ארבעה מספרים קוונטיים.

מספרים קוונטיים חשובים כי הם יכולים לשמש כדי לקבוע את תצורה אלקטרונית של אטום ואת המיקום סביר של האלקטרונים האטום.

מספרים קוונטיים משמשים גם כדי לקבוע מאפיינים אחרים של אטומים, כגון אנרגיה יינון רדיוס אטומי.

מספרים קוונטיים מייחסים פגזים ספציפיים, תת-שכבות, אורביטלים ופיתולי אלקטרונים.

זה אומר שהם מתארים לחלוטין את המאפיינים של אלקטרון באטום, כלומר, הם מתארים כל פתרון ייחודי למשוואת שרדינגר, או פונקציית הגל, של אלקטרונים באטום.

זה קיים ארבעה מספרים הקוונטים: מספר הקוונטים העיקרי (n), מספר קוונטית של תנע זוויתי מסלולית (L), המספר הקוונטי המגנטי (מ"ל) ומספר הקוונטים של ספין האלקטרון (ms).

המספר הקוונטי הראשי, nn, מתאר את האנרגיה של אלקטרון ואת המרחק הסביר ביותר של האלקטרון מן הגרעין. במילים אחרות, זה מתייחס לגודל של מסלולית ואת רמת האנרגיה שבה אלקטרונים ממוקם.

מספר השכבות משנה, או ll, מתאר את צורת מסלול. זה יכול לשמש גם כדי לקבוע את מספר הצמתים הזוויתיים.

המספר הקוונטי המגנטי, מ"ל, מתאר את רמות האנרגיה בשכבת משנה, ו- ms מתייחס לספין על האלקטרון, אשר יכול להיות למעלה או למטה (אנסטסיה Kamenko, 2017).

העיקרון של Aufbau

Aufbau מגיע מן המילה הגרמנית "Aufbauen" כלומר "לבנות". בעיקרו של דבר, בעת כתיבת תצורות אלקטרונים אנו בונים אורביטלים אלקטרונים כאשר אנו נעים מאטום אחד למשנהו.

כאשר אנו כותבים את התצורה האלקטרונית של אטום, נמלא את האורביטלים בסדר עולה של מספר אטומי.

העיקרון של Aufbau נובע מעקרון ההדרה של פאולי שאומר שאין שני פרמיונים (למשל, אלקטרונים) באטום.

הם עשויים להיות אותה קבוצה של מספרים קוונטיים, ולכן הם צריכים "מחסנית" ברמות אנרגיה גבוהות יותר. כיצד האלקטרונים מצטברים הוא נושא של תצורות אלקטרונים (Aufbau Principle, 2015).

אטומים יציבים יש כמו אלקטרונים רבים כמו פרוטונים לעשות בגרעין. אלקטרונים מתאספים סביב הגרעין באורביטלים קוונטיים בעקבות ארבעה כללים בסיסיים הנקראים עיקרון Aufbau.

  1. אין שני אלקטרונים באטום אשר חולקים את אותם ארבעה מספרים קוונטיים n, l, m, ו- s.
  2. האלקטרונים יכבשו את האורביטלים של רמת האנרגיה הנמוכה ביותר.
  3. האלקטרונים תמיד למלא את האורביטלים עם מספר ספין זהה. כאשר האורביטלים מלאים, זה יתחיל.
  4. האלקטרונים ימלאו אורביטלים בסכום של מספרי הקוונטים n ו- l. אורביטלים עם ערכים שווים של (n + l) ימולאו תחילה עם הערכים של n נמוך יותר.

הכללים השני והרביעי הם בעצם אותו הדבר. דוגמה של כלל ארבע יהיה אורביטלים 2p ו 3s.

2P מסלולית הוא n = 2 ו- L = 2 ו -3 מסלולית הוא n = 3 ו- L = 1 (N + L) = 4 בשני המקרים, אך 2P שיש מסלולית האנרגיה הנמוכה ביותר או הערך n התחתון יתמלא לפני 3s שכבת.

למרבה המזל, דיאגרמת מולר שמוצג באיור 2 ניתן להשתמש כדי למלא אלקטרונים. הגרף נקרא על ידי ביצוע האלכסון מ 1s.

איור 2 מציג את האורביטלים האטומיים ואת החצים בצע את הנתיב לעקוב.

עכשיו, כשיודע שסדר האורביטלים מלא, הדבר היחיד שנותר הוא לשנן את הגודל של כל מסלול.

S אורביטלים יש 1 ערך אפשרי של ml כדי להכיל 2 אלקטרונים

P אורביטלים יש 3 ערכים אפשריים של ml כדי להכיל 6 אלקטרונים

D אורביטלים יש 5 ערכים אפשריים של ml כדי להכיל 10 אלקטרונים

F אורביטלים יש 7 ערכים אפשריים של ml כדי להכיל 14 אלקטרונים

זה כל מה שצריך כדי לקבוע את תצורה אלקטרונית של אטום יציב של אלמנט.

לדוגמה, לקחת את אלמנט חנקן. חנקן יש שבעה פרוטונים ולכן שבעה אלקטרונים. המסלול הראשון למלא הוא מסלול 1S. במסלול יש שני אלקטרונים, כך נותרו חמישה אלקטרונים.

האורביטל הבא הוא מסלול 2S ומכיל את השניים הבאים. שלושת האלקטרונים הסופיים ילכו למסלול 2p שיכול להכיל עד שישה אלקטרונים (Helmenstine, 2017).

כללי Hund

סעיף Aufbau דן כיצד אלקטרונים למלא האורביטלים של אנרגיה הנמוכה ראשונים ולאחר מכן לעבור את האנרגיה הסיבובית של הגבוה רק לאחר האורביטלים של אנרגיה נמוכה מלאים.

עם זאת, יש בעיה עם כלל זה. אין ספק, את אורביטלים 1s חייב להיות מלא לפני האורביטלים 2, כי 1s אורביטלים יש ערך נמוך יותר של n, ולכן אנרגיה נמוכה יותר.

ואת שלושת המסלולים 2p שונים? באיזה סדר יש למלא? התשובה לשאלה זו כרוכה בשלטון של הונד.

הכלל של Hund קובע כי:

- כל מסלול במפלס משנה הוא תפוס באופן אינדיבידואלי לפני שכל מסלול הוא הכבשה כפולה.

- כל האלקטרונים באורביטלים הכבושים בנפרד יש ספין זהה (כדי למקסם את הספין הכולל).

כאשר אורביטלים אלקטרונים מוקצים, אלקטרון המבקשת ראשון כדי למלא את כל אורביטלים עם אנרגיה דומה (נקראו גם אורביטלים מנוונים) לפני הזדווגות עם אלקטרון נוסף שמצויים חצי מסלולית מלא.

האטומים במדינות הקרקע נוטים להיות כמו אלקטרונים רבים לא מזויפים ככל האפשר. כאשר דמיינו את התהליך הזה, שקלו כיצד האלקטרונים מציגים את אותה התנהגות כמו אותם מוטות במגנט אם הם באו במגע.

כאשר אלקטרונים טעונים שלילי למלא את האורביטלים, הם מנסים להגיע רחוק ככל האפשר אחד מהשני לפני שהם צריכים להזדווג (כללי Hund, 2015).

הפניות

  1. אנסטסיה קמנקו, ט '(2017, 24 במרץ). מספרים קוונטיים. מאוחזר מ chem.libretexts.org.
  2. עקרון Aufbau. (2015, 3 ביוני). מאוחזר מ chem.libretexts.org.
  3. תצורות אלקטרונים ואת המאפיינים של אטומים. (S.F.). מאוחסן מ oneonta.edu.
  4. אנציקלופדיה בריטניקה. (2011, 7 בספטמבר). תצורה אלקטרונית. שחזר מ britannica.com.
  5. הלמנשטיין, ט '(2017, 7 במרץ). עקרון Aufbau - מבנה אלקטרוני ועקרון Aufbau. מקורו באתר Thinkco.com.
  6. כללים של Hund. (2015, 18 יולי). מאוחזר מ chem.libretexts.org.
  7. סימון ספקטרוסקופי. (S.F.). מקורו ב- bcs.whfreeman.com.