Aké sú energetické úrovne?

čiastkových úrovní energie v atóme sú to forma, v ktorej sú elektróny usporiadané v elektronických vrstvách, ich distribúcia v molekule alebo atóme. Tieto energetické úrovne sa nazývajú orbitály.

Organizácia elektrónov v sub-úrovniach je to, čo umožňuje chemické kombinácie rôznych atómov a tiež definuje ich pozíciu v periodickej tabuľke prvkov..

Elektrony sú usporiadané v elektronických vrstvách atómu určitým spôsobom kombináciou kvantových stavov. V momente, keď je jeden z týchto stavov obsadený elektrónom, musia byť ostatné elektróny umiestnené v inom stave.

úvod

Každý chemický prvok v periodickej tabuľke sa skladá z atómov, ktoré sú zase zložené z neutrónov, protónov a elektrónov. Elektróny sú záporne nabité častice, ktoré sa nachádzajú okolo jadra akéhokoľvek atómu, distribuovaného v elektrónových orbitaloch.

Elektronové orbitály sú objemom priestoru, kde má elektrón 95% šancu na nájdenie. Existujú rôzne typy orbitálov, s rôznymi tvarmi. V každom orbitáli môžu byť umiestnené maximálne dva elektróny. Prvý orbitál atómu je tam, kde je najvyššia pravdepodobnosť nájdenia elektrónov.

Orbitály sú označené písmenami s, p, d a f, to znamená Sharp, Principle, Difúzne a Fundamental, a kombinujú sa, keď sa atómy spoja, aby vytvorili väčšiu molekulu. Tieto kombinácie orbitálov sa nachádzajú v každej vrstve atómu.

Napríklad vo vrstve 1 atómu sú S orbitály, vo vrstve 2 sú S a P orbitály, vo vrstve 3 atómu sú S, P a D orbitály a nakoniec vo vrstve 4 atómu sú všetky S, P, D a F orbitály.

Aj v orbitaloch nájdeme rôzne podúrovne, ktoré zase môžu ukladať viac elektrónov. Orbitály v rôznych úrovniach energie sú si navzájom podobné, ale zaberajú rôzne oblasti vo vesmíre.

Prvý orbitál a druhý orbitál majú rovnaké charakteristiky, že orbitál S má radiálne uzly, má väčšiu pravdepodobnosť sférického objemu a môže mať len dva elektróny. Sú však umiestnené na rôznych úrovniach energie, a tak zaberajú rôzne miesta okolo jadra.

Umiestnenie v periodickej tabuľke prvkov

Každá elektronická konfigurácia prvkov je jedinečná, preto určujú svoju pozíciu v periodickej tabuľke prvkov. Táto poloha je definovaná periódou každého prvku a jeho atómovým číslom počtom elektrónov, ktoré má atóm prvku.

Týmto spôsobom je kľúčovým prvkom použitie periodickej tabuľky na určenie konfigurácie elektrónov v atómoch. Prvky sú rozdelené do skupín podľa ich elektronickej konfigurácie takto:

Každý orbitál je reprezentovaný v špecifických blokoch v rámci periodickej tabuľky prvkov. Napríklad orbitálny blok S je oblasť alkalických kovov, prvá skupina v tabuľke a kde je šesť prvkov Lithium (Li), Rubidium (Rb), Draslík (K), Sodík (Na), Francio ( Fr) a cézium (Cs) a tiež vodík (H), ktorý nie je kov, ale plyn.

Táto skupina prvkov má elektrón, ktorý sa zvyčajne ľahko stráca a vytvára kladne nabitý ión. Sú to najaktívnejšie kovy a najviac reaktívne kovy.

Vodík, v tomto prípade je plyn, ale je v skupine 1 periodickej tabuľky prvkov, pretože má tiež len jeden elektrón. Vodík môže tvoriť ióny s jedným kladným nábojom, ale dosiahnutie jeho jediného elektrónu vyžaduje oveľa viac energie ako odstránenie elektrónov z iných alkalických kovov. Keď sa tvoria zlúčeniny, vodík zvyčajne vytvára kovalentné väzby.

Avšak pri veľmi vysokých tlakoch sa vodík stáva kovovým a správa sa ako zvyšok prvkov svojej skupiny. To sa deje napríklad v jadre planéty Jupiter.

Skupina 2 zodpovedá kovom alkalických zemín, pretože ich oxidy majú alkalické vlastnosti. Medzi prvkami tejto skupiny nájdeme horčík (Mg) a vápnik (Ca). Ich orbitály tiež patria do úrovne S.

Prechodné kovy, ktoré zodpovedajú skupinám 3 až 12 v periodickej tabuľke, majú orbitály typu D.

Prvky, ktoré idú zo skupiny 13 do 18 v tabuľke, zodpovedajú P. orbitals a nakoniec prvky známe ako lantanoidy a aktinidy majú orbitály mena F.

Umiestnenie elektrónu v orbitaloch

Elektróny sa nachádzajú v orbitaloch atómu ako spôsob zníženia energie. Preto, ak sa snažíte zvýšiť energiu, elektróny naplnia hlavné orbitálne úrovne, odklon od jadra atómu.

Musíme si uvedomiť, že elektróny majú vnútornú vlastnosť známu ako spin. Toto je kvantový koncept, ktorý okrem iného určuje spin elektrónu v orbitáli. Čo je nevyhnutné na určenie vašej pozície na energetických úrovniach.

Pravidlá, ktoré určujú polohu elektrónov v orbitaloch atómu, sú nasledovné:

• Princíp Aufbau: Prvé elektróny vstupujú do orbitálov s nižšou energiou. Tento princíp je založený na diagramoch energetických hladín určitých atómov.

• Princíp Pauliho vylúčenia: Atómový orbitál môže popisovať aspoň dva elektróny. To znamená, že len dva elektróny s rôznym spinom elektrónov môžu obsadiť atómový orbitál.

To znamená, že atómový orbitál je energetický stav.

• Hundovo pravidlo: Keď elektróny zaberajú orbitály tej istej energie, elektróny najprv vstúpia do prázdnych orbitálov. To znamená, že elektróny dávajú prednosť paralelným výkyvom v oddelených orbitaloch čiastkových úrovní energie.

Elektróny naplnia všetky orbitály v podúrovniach predtým, ako sa stretnú s opačnými otočeniami.

Špeciálne elektronické konfigurácie

Existujú aj atómy so špeciálnymi prípadmi čiastkových úrovní energie. Keď dva elektróny zaberajú rovnaký orbitál, musia mať nielen rozdielne točenia (ako to naznačuje princíp Pauliho vylúčenia), ale spojenie elektrónov mierne zvyšuje energiu.

V prípade čiastkových úrovní energie polovičná a jedna plná čiastková úroveň redukujú energiu atómu. To vedie atóm k väčšej stabilite.

referencie

1. Konfigurácia elektrónov. Zdroj: Wikipedia.com.
2. Elektronické konfigurácie Úvod. Zdroj: chem.libretexts.org.
3. Orbitály a dlhopisy. Zdroj: chem.fsu.edu.
4. Periodická tabuľka, prvky hlavnej skupiny. Zdroj: newworldencyclopedia.org.
5. Princípy konfigurácie elektro. Obnovené z sartep.com.
6. Elektronická konfigurácia prvkov. Zdroj: science.uwaterloo.ca.
7. Electron Spin. Zdroj: hyperphysics.phy-astr.gsu.edu.