Diferansiyel Elektron Kuantum Sayıları, Nasıl Bilirsiniz ve Örnekler

diferansiyel elektron veya farklılaştırıcı, bir atomun elektronik konfigürasyon dizisine yerleştirilen son elektrondur. Onun adı neden? Bu soruyu cevaplamak için bir atomun temel yapısı gereklidir: çekirdeği, vakumu ve elektronları.

Çekirdek, proton adı verilen pozitif parçacıkların ve nötron adı verilen nötr parçacıkların yoğun, kompakt bir agregasıdır. Protonlar Z atom numarasını tanımlar ve nötronlarla birlikte atom kütlesini oluştururlar. Bununla birlikte, bir atom yalnızca pozitif yükleri taşıyamaz; Bu yüzden elektronlar çekirdeğin etrafında yörüngeyi nötralize etmek için. 

Böylece, çekirdeğe eklenen her proton için, artan pozitif yüke karşı koymak için orbitallerine yeni bir elektron eklenir. Bu şekilde, yeni eklenen elektron, diferansiyel elektron, Z atom numarası ile yakından ilişkilidir..

Diferansiyel elektron en dış elektronik katmandadır: değer katmanı. Bu nedenle, çekirdekten uzaklaştıkça, onunla ilişkili enerji artar. Bu enerji, değerlik elektronlarının geri kalanının yanı sıra elementlerin karakteristik kimyasal reaksiyonlarına katılımlarından sorumludur..

indeks

• 1 Kuantum sayıları
• 2 Diferansiyel elektron nasıl bilinir?
• 3 Çeşitli elemanlarda örnekler
  • 3.1 Klor
  • 3,2 ↑ ↓ ↑ ↓ ↑ _
  • 3.3 Magnezyum
  • 3.4 ↑ ↓
  • 3.5 Zirkonyum
  • 3.6 Bilinmeyen öğe
  • 3,7 ↑ ↓ ↑ ↓ ↑ ↓ ↑ ↓ ↑ ↓
• 4 Kaynakça

Kuantum sayıları

Elektronların geri kalanı gibi, diferansiyel elektron da dört kuantum sayılarıyla tanımlanabilir. Fakat kuantum sayıları nedir? Onlar "n", "l", "m" ve "s".

Kuantum sayısı "n" atomun büyüklüğünü ve enerji seviyelerini (K, L, M, N, O, P, Q) belirtir. "L", atom orbitallerinin şeklini gösteren ikincil veya azimut kuantum sayıdır ve "s", "p", "d" ve "f" yörüngeleri için 0, 1, 2 ve 3 değerlerini alır. sırasıyla.

"M", manyetik kuantum numarasıdır ve orbitallerin manyetik bir alan altındaki uzamsal yönelimini belirtir. Böylece, "s" orbital için 0; "P" orbital için -1, 0, +1; "D" yörüngesi için -2, -1, 0, +1, +2; ve "f" yörünge için -3, -2, -1, 0, +1, +2, +3. Son olarak, spin "s" nin kuantum sayısı (for için +1/2 ve ↓ için -1/2).

Bu nedenle, bir diferansiyel elektron ilişkili önceki kuantum numaralarına ("n", "l", "m", "s") sahiptir. Ek proton tarafından üretilen yeni pozitif yükü telafi ettiği için, aynı zamanda elementin Z atom numarasını da sağlar..

Diferansiyel elektron nasıl bilinir?

Üst resimde, hidrojenden neon gaza (H → Ne) elementlerin elektronik konfigürasyonları gösterilmektedir..

Burada açık katmanların elektronları kırmızı renkle, kapalı katmanların renkleri mavi renkle gösterilmiştir. Katmanlar, dördün ilki olan "n" kuantum numarasını belirtir..

Bu şekilde H (kırmızı rengin the) değerlik yapılandırması, He (to ↑, her ikisi de mavi çünkü şimdi seviye 1 kapalıdır) olacak şekilde zıt yönelimli başka bir elektron ekler. Bu eklenen elektron daha sonra diferansiyel elektrondur..

Böylece, grafiksel olarak, elementlerin değerlik katmanına (kırmızı oklar) diferansiyel elektronun nasıl eklendiğini ve birbirlerinden farklılaştığını görülebilir. Elektronlar, Hund kuralına ve Pauling'in hariç tutulma ilkesine (B'den Ne'ye mükemmel şekilde gözlenir) saygı göstererek orbitalleri doldurur..

Peki ya kuantum sayıları? Bunlar her oku tanımlar - yani her elektron - ve bunların diferansiyel elektron olup olmadıklarını bilmek için elektronik yapılandırma ile değerleri desteklenebilir.

Birkaç elementin içindeki örnekler

klor

Klor (Cl) için, atom numarası Z, 17'ye eşittir.²2s²sp⁶3S²3p⁵. Kırmızı ile işaretlenmiş orbitaller, seviye 3 açık olan değerlik katmanına karşılık gelir..

Diferansiyel elektron, elektronik konfigürasyona yerleştirilen son elektrondur ve klorin atomu, depozisyonu aşağıdaki gibi olan 3p orbitalindir:

↑ ↓  ↑ ↓  ↑ _

3px 3'lü 3pz

(-1) (0) (+1)

Hund'un kuralına göre, önce eşit enerjinin 3p yörüngesini doldurun (her yörüngede bir ok yukarı). İkincisi, diğer elektronlar soldan sağa soliter elektronlarla eşleşirler. Diferansiyel elektron yeşil bir çerçevede temsil edilir.

Böylece, klor için diferansiyel elektron aşağıdaki kuantum sayılarına sahiptir: (3, 1, 0, -1/2). Yani, "n" 3'tür; "L" 1, orbital "p" dir; "M" 0'dır, çünkü ortamın "p" yörüngesidir; ve "s" -1 / 2'dir, çünkü ok aşağıyı gösterir.

magnezyum

Magnezyum atomu için elektronik konfigürasyon 1 saniyedir.²2s²sp⁶3S², yörünge ve değerlik elektronunu aynı şekilde temsil etmek:

↑ ↓

3S

0

Bu sefer, diferansiyel elektron, 3, 0, 0, -1/2 kuantum sayılarına sahiptir. Bu durumda klor ile ilgili tek fark, "l" kuantum sayısının 0 olmasıdır, çünkü elektron bir "s" yörüngesini işgal eder (3s).

zirkonyum

Zirkonyum atomunun (geçiş metali) elektronik yapılandırması 1 saniyedir.²2s²sp⁶3S²3p⁶4s²3d¹⁰4p⁶5S²4d². Önceki durumlarda olduğu gibi, değerlik yörüngelerinin ve elektronların temsili aşağıdaki gibidir:

Dolayısıyla, yeşil renkle işaretlenmiş diferansiyel elektronun kuantum sayıları şunlardır: 4, 2, -1, +1/2. Burada, elektron ikinci yörünge "d" yi işgal ettiğinden, -1'e eşit bir "m" miktarına sahiptir. Ayrıca, ok işaret ettiğinden, "s" dönüş sayısı +1 / 2'ye eşittir..

Bilinmeyen öğe

Bilinmeyen bir eleman için diferansiyel elektronun kuantum sayıları 3, 2, +2, -1/2'dir. Elemanın Z atom numarası nedir? Z bilmek, elemanın ne olduğunu çözebilir.

Bu kez, "n", 3'e eşit olduğu için, elementin periyodik tablonun üçüncü periyodunda olduğu, değerlik katmanı olarak "d" yörüngeleri ("l" 'e 2) olduğu anlamına gelir. Bu nedenle, orbitaller önceki örnekteki gibi gösterilmiştir:

↑ ↓ ↑ ↓ ↑ ↓ ↑ ↓ ↑ ↓

+2'ye eşit "m" ve -1/2'ye eşit "s", kuantum sayıları, son 3d orbitalde diferansiyel elektronu doğru bir şekilde bulmak için kullanılan anahtarlardır.

Böylece aranan eleman 3d yörüngeye sahiptir.¹⁰ Dolu, tıpkı iç elektronik katmanları gibi. Sonuç olarak, element çinko metaldir (Zn).

Bununla birlikte, diferansiyel elektronun kuantum sayıları çinko ve bakır arasında ayırt edemez, çünkü ikincisi ayrıca tam 3 boyutlu orbitallere sahiptir. Neden? Bakır, kuantum nedenlerden dolayı elektron doldurma kurallarına uymayan bir metal olduğundan.

referanslar

1. Jim Branson (2013). Hund Kuralları 21 Nisan 2018’de, şu kaynaktan alınmıştır: quantummechanics.ucsd.edu
2. DERS 27: Hund kuralları. Ph.qmul.ac.uk adresinden 21 Nisan 2018 tarihinde alındı.
3. Purdue Üniversitesi. Kuantum Sayıları ve Elektron Konfigürasyonları. 21 Nisan 2018'de, şu kaynaktan alındı: chemed.chem.purdue.edu
4. Salvat Bilimler Ansiklopedisi. (1968). Fizik Salvat, S.A. Ediciones Pamplona, ​​cilt 12, İspanya, s. 314-322.
5. Walter J. Moore. (1963). Fiziksel Kimya içinde parçacıklar ve dalgalar. Dördüncü baskı, Longmans.