Spektral Gösterim Nedir?



spektral gösterim veyaelektronik konfigürasyon, elektronların bir atom çekirdeği etrafındaki enerji seviyelerinde düzenlenmesidir..

Daha rafine bir kuantum mekanik modeli açısından, K-Q katmanları, her biri birden fazla elektron çifti tarafından işgal edilemeyen bir dizi yörüngeye bölünmüştür (Encyclopædia Britannica, 2011).

Genel olarak, elektronik konfigürasyon, bir atomun yörüngesini temel durumunda tanımlamak için kullanılır, ancak aynı zamanda, yörüngesindeki elektronların kaybını veya kazancını telafi eden bir katyon veya anyonda iyonize edilmiş bir atomu temsil etmek için de kullanılabilir..

Elementlerin fiziksel ve kimyasal özelliklerinin çoğu, benzersiz elektronik konfigürasyonları ile ilişkilendirilebilir..

En dış katmandaki elektron olan değerlik elektronları, elementin benzersiz kimyası için belirleyici faktördür (Elektron Yapılandırmaları ve Atomların Özellikleri, S.F.).

Bir atomun en dış tabakasındaki elektronlar bir tür enerji aldığında, daha yüksek enerji katmanlarına taşınırlar. Böylece, K katmanındaki bir elektron, daha yüksek bir enerji durumunda iken L katmanına transfer edilecektir..

Elektron temel durumuna geri döndüğünde, bir elektromanyetik spektrum (ışık) yayarak emdiği enerjiyi serbest bırakır. Her atomun belirli bir elektronik konfigürasyona sahip olması nedeniyle, absorpsiyon (veya emisyon) spektrumu olarak adlandırılacak spesifik bir spektruma da sahip olacaktır..

Bu nedenle, spektral gösterim terimi, elektronik konfigürasyona atıfta bulunmak için kullanılır (Spectroscopic Notation, S.F.)..

Spektral gösterim nasıl belirlenir: kuantum sayıları

Bir atom içindeki her elektronun hareketini ve yörüngelerini tam olarak tanımlamak için toplam dört kuantum sayıları kullanılır..

Bir atomdaki tüm elektronların tüm kuantum sayılarının kombinasyonu, Schrödinger denklemine uyan bir dalga fonksiyonu ile tanımlanmaktadır. Bir atomdaki her elektronun benzersiz bir kuantum sayıları kümesi vardır.

Pauli Hariç Tutma İlkesine göre, iki elektron dört kuantum sayının aynı kombinasyonunu paylaşamaz..

Kuantum sayıları önemlidir, çünkü bir atomun elektronik konfigürasyonunu ve atomun elektronlarının muhtemel yerini belirlemek için kullanılabilirler.

Kuantum sayıları, iyonlaşma enerjisi ve atomik yarıçapı gibi atomların diğer özelliklerini belirlemek için de kullanılır..

Kuantum sayıları belirli mermileri, alt katmanları, yörüngeleri ve elektron bükümlerini gösterir.

Bu, bir atomdaki bir elektronun özelliklerini tamamen tanımladıkları, yani bir atomdaki elektronların Schrödinger denklemine veya dalga fonksiyonuna her benzersiz çözümü tanımladıkları anlamına gelir..

Toplam dört kuantum sayıları vardır: ana kuantum sayısı (n), yörünge açısal momentumunun (l) kuantum sayısı, manyetik kuantum sayısı (ml) ve elektronun dönüşünün kuantum sayısı (ms).

Ana kuantum numarası, nn, bir elektronun enerjisini ve elektronun çekirdekten en muhtemel uzaklığını tarif eder. Başka bir deyişle, orbitalin büyüklüğüne ve elektronun yerleştirildiği enerji seviyesine karşılık gelir..

Alt katmanların sayısı veya ll, yörüngenin şeklini açıklar. Ayrıca açısal düğümlerin sayısını belirlemek için de kullanılabilir..

Manyetik kuantum sayısı, ml, bir alt katmandaki enerji seviyelerini tanımlar ve ms, yukarı veya aşağı olabilen, elektrondaki dönüşü ifade eder (Anastasiya Kamenko, 2017).

Aufbau Prensibi

Aufbau, "inşa etmek" anlamına gelen Almanca sözcük olan "Aufbauen" den gelmektedir. Temelde, elektron yapılandırmalarını yazarken bir atomdan diğerine geçerken elektron yörüngelerini inşa ediyoruz..

Bir atomun elektronik konfigürasyonunu yazarken, orbitalleri artan atom sayısı sırasına göre dolduracağız.

Aufbau prensibi, Pauli'nin bir atomda iki fermiyon (örn. Elektron) olmadığını söyleyen hariç tutma prensibinden kaynaklanmaktadır..

Aynı kuantum sayılarına sahip olabilirler, bu yüzden daha yüksek enerji seviyelerinde "istiflenmeleri" gerekir. Elektronların birikmesi, elektron konfigürasyonlarının konusudur (Aufbau İlkesi, 2015).

Kararlı atomlar, çekirdekte protonların yaptığı kadar çok elektrona sahiptir. Elektronlar, Aufbau prensibi olarak adlandırılan dört temel kuralın ardından kuantum yörüngelerinde çekirdeğin etrafında toplanır..

  1. Atomda, aynı dört kuantum sayısını n, l, m ve s paylaşan iki elektron yoktur..
  2. Elektronlar önce en düşük enerji seviyesindeki yörüngeleri işgal edecek.
  3. Elektronlar orbitalleri her zaman aynı döndürme sayısıyla doldurur. Orbitaller dolduğunda başlayacaktır.
  4. Elektronlar, orbitalleri n ve l kuantum sayılarının toplamıyla dolduracaktır. Eşit değerde (n + l) olan orbitaller önce n düşük olanlarla doldurulacaktır..

İkinci ve dördüncü kurallar temelde aynıdır. Kural dört örneği 2p ve 3s yörüngeleri olur.

Bir 2p orbital, n = 2 ve l = 2'dir ve bir 3s orbital, her iki durumda da n = 3 ve l = 1'dir (N + l) = 4'tür, ancak 2p orbital, en düşük enerjiye veya en düşük değere sahiptir ve n'den önce doldurulacaktır. 3s katmanı.

Neyse ki, Şekil 2'de gösterilen Moeller diyagramı elektronları doldurmak için kullanılabilir. Grafik, köşegenleri 1 saniyeden yürüterek okunur..

Şekil 2, atomik orbitalleri gösterir ve oklar izlenecek yolu takip eder..

Artık yörüngelerin sırasının dolu olduğu biliniyorsa, geriye kalan tek şey her bir yörüngenin boyutunu ezberlemek.

S orbitallerinin 1 olası m değeri varl 2 elektron içermek

P orbitallerinin 3 olası m değeri vardırl 6 elektron içeren

D orbitalleri 5 olası m değerine sahiptirl 10 elektron içermek

F orbitalleri 7 olası m değerine sahiptirl 14 elektron içeren

Bir elementin sabit bir atomunun elektronik konfigürasyonunu belirlemek için gereken tek şey budur.

Örneğin, azot elementini alın. Azotun yedi protonu ve dolayısıyla yedi elektronu vardır. İlk doldurma yörüngesi 1'ler orbitaldir. Bir orbitalde iki elektron vardır, bu yüzden beş elektron kalmıştır..

Bir sonraki yörünge, 2'ler yörüngesidir ve bir sonraki ikisini içerir. Son üç elektron, altı elektron içerebilen 2p orbitaline gidecektir (Helmenstine, 2017).

Hund Kuralları

Aufbau bölümü, elektronların önce düşük enerji yörüngelerini nasıl doldurduğunu ve daha sonra sadece düşük enerji yörüngeleri dolduktan sonra daha yüksek enerji yörüngelerine nasıl geçtiğini tartıştı..

Ancak, bu kuralla ilgili bir sorun var. Elbette, 1'ler orbitallerin 2'ler orbitallerden önce doldurulması gerekir, çünkü 1'ler orbitallerin değeri n'nin altındadır ve bu nedenle daha düşük bir enerji.

Ve üç farklı 2p yörünge? Hangi sırayla doldurulmalı? Bu sorunun cevabı Hund'un kuralını içeriyor.

Hund kuralı şöyle diyor:

- Herhangi bir yörünge iki kat işgal edilmeden önce, bir alt düzeydeki her bir yörünge ayrı ayrı işgal edilir..

- Tek tek işgal altındaki yörüngelerde bulunan tüm elektronlar aynı dönüşe sahiptir (toplam dönüşü maksimize etmek için).

Elektronlar yörüngelere atandığında, bir elektron ilk önce yarı dolu bir yörüngede başka bir elektronla eşleşmeden önce tüm yörüngeleri benzer enerjiyle (dejenere yörüngeler de denir) doldurmaya çalışır..

Zemin durumundaki atomların mümkün olduğunca çok sayıda eşleşmemiş elektronu olma eğilimindedir. Bu işlemi görselleştirirken, temas ettiklerinde elektronların mıknatıstaki aynı kutuplarla aynı davranışı nasıl sergilediklerini düşünün..

Eksi yüklü elektronlar yörüngeleri doldurduğunda, önce çiftleşmeden önce birbirlerinden mümkün olduğunca uzaklaşmaya çalışırlar (Hund Kuralları, 2015).

referanslar

  1. Anastasiya Kamenko, T. E. (2017, 24 Mart). Kuantum Sayıları. Chem.libretexts.org sitesinden alındı..
  2. Aufbau Prensibi. (2015, 3 Haziran). Chem.libretexts.org sitesinden alındı..
  3. Elektron Konfigürasyonları ve Atomların Özellikleri. (S.F.). Oneonta.edu'dan alındı.
  4. Ansiklopedi Britannica. (2011, 7 Eylül). Elektronik yapılandırma. Britannica.com adresinden kurtarıldı.
  5. Helmenstine, T. (2017, 7 Mart). Aufbau Prensibi - Elektronik Yapı ve Aufbau Prensibi. Thoughtco.com sitesinden alındı.
  6. Hund Kuralları. (2015, 18 Temmuz). Chem.libretexts.org sitesinden alındı..
  7. Spektroskopik Gösterim. (S.F.). Bcs.whfreeman.com adresinden alındı.