Diferenciniai elektronų kiekio numeriai, kaip tai žinoti ir pavyzdžiai



The diferencinis elektronas arba diferencialas yra paskutinis elektronas, patalpintas atomo elektroninės konfigūracijos sekoje. Kodėl jo vardas? Norint atsakyti į šį klausimą, reikalinga pagrindinė atomo struktūra: jos branduolys, vakuumas ir elektronai.

Branduolys yra tankus, kompaktiškas teigiamų dalelių, vadinamų protonais, ir neutralių dalelių, vadinamų neutronais, agregatas. Protonai apibrėžia atominį skaičių Z ir kartu su neutronais sudaro atominę masę. Tačiau atomas negali turėti tik teigiamų mokesčių; Štai kodėl elektronai orbituoja aplink branduolį, kad jį neutralizuotų. 

Taigi, kiekvienam protonui, kuris yra pridėtas prie branduolio, naujasis elektronas yra įtrauktas į jos orbitą, kad būtų neutralizuojamas didėjantis teigiamas krūvis. Tokiu būdu naujas pridėtas elektronas, diferencinis elektronas, yra glaudžiai susijęs su atominiu numeriu Z.

Diferencinis elektronas yra labiausiai išoriniame elektroniniame sluoksnyje: valentų sluoksnyje. Todėl kuo toliau tu esi iš branduolio, tuo didesnė su juo susijusi energija. Ši energija yra atsakinga už jų dalyvavimą, taip pat likusius valentų elektronus, elementams būdingoms cheminėms reakcijoms.

Indeksas

  • 1 Kvantiniai skaičiai
  • 2 Kaip sužinoti diferencinį elektroną?
  • 3 Kelių elementų pavyzdžiai
    • 3.1 Chloras
    • 3.2 ↑ ↓ ↑ ↓ ↑ _
    • 3.3 Magnis
    • 3.4 ↑ ↓
    • 3.5 Cirkonis
    • 3.6 Nežinomas elementas
    • 3.7 ↑ ↓ ↓ ↓ ↓ ↓ ↓ ↓ ↓ ↓ ↓ ↓ ↓ ↓
  • 4 Nuorodos

Kvantiniai skaičiai

Kaip ir kiti elektronai, diferencinis elektronas gali būti identifikuojamas pagal keturis jo kvantinius skaičius. Bet kokie yra kvantiniai skaičiai? Jie yra „n“, „l“, „m“ ir „s“.

Kvantinis skaičius "n" reiškia atomo dydį ir energijos lygius (K, L, M, N, O, P, Q). „L“ yra antrinis arba azimutalinis kvantinis skaičius, nurodantis atominių orbitų formą, ir vertikalioms „s“, „p“, „d“ ir „f“ vertėms priskiriamos 0, 1, 2 ir 3 vertės. , atitinkamai.

„M“ yra magnetinis kvantinis skaičius ir nurodo orbitų erdvinę orientaciją magnetiniame lauke. Taigi, 0 "s" orbitai; -1, 0, +1 "orbitui" p; -2, -1, 0, +1, +2 orbitai "d"; ir -3, -2, -1, 0, +1, +2, +3 „f“ orbitai. Galiausiai, nugara „s“ kvantinis skaičius (+1/2 už ↑ ir -1/2 už ↓).

Todėl diferencinis elektronas turi susijusius ankstesnius kvantinius skaičius ("n", "l", "m", "s"). Kadangi jis prieštarauja naujam teigiamam papildomo protono generuojamam įkrovimui, jis taip pat pateikia elemento atominį skaičių Z.

Kaip sužinoti diferencinį elektroną?

Viršutiniame vaizde pateikiami elementų iš vandenilio ir neono dujų (H → Ne) elektroninės konfigūracijos.

Atvirų sluoksnių elektronai yra pažymėti raudona spalva, o uždarųjų sluoksnių - žymimi mėlyna spalva. Sluoksniai nurodo kvantinį skaičių „n“, pirmąjį iš keturių.

Tokiu būdu H valentinės konfigūracijos (raudonos spalvos color) prideda dar vieną elektroną su priešinga orientacija, kad taptų He (↓ ↑, abu mėlyni, nes dabar 1 lygis yra uždarytas). Šis pridėtas elektronas yra diferencinis elektronas.

Taigi, grafiškai galima pastebėti, kaip diferencinis elektronas pridedamas prie elementų valentinio sluoksnio (raudonos rodyklės), išskiriant jas viena nuo kitos. Elektronai užpildo orbitą, laikydamiesi Hundo taisyklės ir Paulingo atskyrimo principo (puikiai stebimas nuo B iki Ne).

O kaip apie kvantinius skaičius? Jie apibrėžia kiekvieną rodyklę - ty kiekvieną elektroną - ir jų vertes galima patvirtinti elektronine konfigūracija, kad žinotų, ar jie yra diferencinis elektronas.

Kelių elementų pavyzdžiai

Chloras

Chloro (Cl) atveju jo atominis numeris Z yra lygus 17. Elektroninė konfigūracija yra 1 s22s2sp63s23p5. Raudonos spalvos pažymėtos orbitos atitinka valentinio sluoksnio, kuris yra atviras, lygį.

Diferencinis elektronas yra paskutinis elektronas, kuris dedamas į elektroninę konfigūraciją, o chloro atomas yra 3p orbitos, kurios dispozicija yra tokia:

↓ ↓  ↓ ↓  ↑

3px 3py 3pz

(-1) (0) (+1)

Gerbdami Hundo taisyklę, pirmiausia užpildykite vienodos energijos 3p orbitales (po vieną rodyklę kiekvienoje orbitoje). Antra, kiti elektronai susieja su atskirais elektronais iš kairės į dešinę. Diferencinis elektronas yra pateikiamas žaliaja rėmu.

Taigi, chloro diferencialinis elektronas turi šiuos kvantinius skaičius: (3, 1, 0, -1/2). Tai reiškia, kad „n“ yra 3; "L" yra 1, orbitinė "p"; "M" yra 0, nes jis yra terpės "p" orbitalas; ir „s“ yra -1/2, nes rodyklė nukreipta žemyn.

Magnis

Magnio atomo elektroninė konfigūracija yra 1 s22s2sp63s2, atstovauja orbitą ir jo valentinį elektroną tokiu pačiu būdu:

↓ ↓

3s

0

Šį kartą diferencinio elektrono kvantiniai skaičiai yra 3, 0, 0, -1/2. Šiuo atveju vienintelis chloro skirtumas yra tas, kad kvantinis skaičius "l" yra 0, nes elektronas užima "s" orbitą (3s)..

Cirkonis

Cirkonio atomo (pereinamojo metalo) elektroninė konfigūracija yra 1 sek22s2sp63s23p64s23d104p65s24d2. Kaip ir ankstesniais atvejais, valentinių orbitų ir elektronų vaizdavimas yra toks:

Taigi, diferencinio elektrono kvantiniai skaičiai, pažymėti žaliais, yra: 4, 2, -1, +1/2. Čia, kadangi elektronas užima antrą orbitą "d", jo kvantinis skaičius "m" yra lygus -1. Be to, kadangi rodyklė rodoma aukštyn, jo sukimosi skaičius „s“ yra lygus +1/2.

Nežinomas elementas

Nežinomo elemento diferencinio elektrono kvantiniai skaičiai yra 3, 2, +2, -1/2. Kas yra elemento atominis numeris Z? Žinant Z galite iššifruoti, kas yra elementas.

Šį kartą, kadangi "n" yra lygus 3, tai reiškia, kad elementas yra trečiojo periodinio stalo periodo, kai "d" orbitos yra kaip valentinis sluoksnis ("l" lygus 2). Todėl orbitos yra pateiktos kaip ir ankstesniame pavyzdyje:

↓ ↓ ↓ ↓ ↓ ↓ ↓ ↓ ↓ ↓

Kvantiniai skaičiai „m“, lygūs +2, ir „s“ lygūs -1/2, yra raktai, skirti teisingai nustatyti diferencinį elektroną paskutiniame 3d orbitoje.

Taigi, norimas elementas turi 3d orbitą10 visiškai, kaip ir vidiniai elektroniniai sluoksniai. Taigi, elementas yra cinko metalas (Zn)..

Tačiau diferencinio elektrono kvantiniai skaičiai negali atskirti cinko ir vario, nes pastarieji taip pat turi visą 3d orbitą. Kodėl? Kadangi varis yra metalas, kuris neatitinka elektronų užpildymo taisyklių dėl kvantinių priežasčių.

Nuorodos

  1. Jim Branson (2013). Hundo taisyklės Gauta 2018 m. Balandžio 21 d., Iš: quantummechanics.ucsd.edu
  2. 27 paskaita: Hundo taisyklės. Gauta 2018 m. Balandžio 21 d., Iš: ph.qmul.ac.uk
  3. Purdue universitetas. Kvantiniai numeriai ir elektronų konfigūracijos. Gauta 2018 m. Balandžio 21 d., Iš: chemed.chem.purdue.edu
  4. Salvat Encyclopedia of Sciences. (1968). Fizika Salvat, S.A. Ediciones Pamplona, ​​12 tomas, Ispanija, p. 314-322.
  5. Walter J. Moore. (1963). Fizinė chemija Į dalelės ir bangos. Ketvirtasis leidimas, Longmans.