Каковы энергетические подуровни?



подуровни энергии в атоме они представляют собой форму, в которой электроны организованы в электронных слоях, их распределение в молекуле или атоме. Эти энергетические подуровни называются орбитали.

Организация электронов на подуровнях - это то, что позволяет химическим комбинациям различных атомов, а также определяет их положение в Периодической таблице элементов..

Электроны располагаются в электронных слоях атома определенным образом с помощью комбинации квантовых состояний. В тот момент, когда одно из этих состояний занято электроном, остальные электроны должны быть переведены в другое состояние..

введение

Каждый химический элемент в периодической таблице состоит из атомов, которые в свою очередь состоят из нейтронов, протонов и электронов. Электроны - это отрицательно заряженные частицы, которые находятся вокруг ядра любого атома, распределенного по электронным орбиталям..

Электронные орбитали - это объем пространства, в котором электрон с вероятностью 95% может быть найден. Существуют разные типы орбиталей разной формы. На каждой орбите может находиться максимум два электрона. Первая орбита атома - это то место, где существует наибольшая вероятность нахождения электронов..

Орбитали обозначаются буквами s, p, d и f, то есть Sharp, Principle, Diffuse и Fundamental, и объединяются, когда атомы соединяются, образуя большую молекулу. Эти комбинации орбиталей находятся в каждом слое атома.

Например, в слое 1 атома есть S-орбитали, в слое 2 есть S и P-орбитали, внутри слоя 3 атома есть S, P и D-орбитали и, наконец, в слое 4 атома есть все S, P, D и F орбитали.

Также на орбиталях мы находим различные подуровни, которые в свою очередь могут хранить больше электронов. Орбитали на разных уровнях энергии похожи друг на друга, но занимают разные области в пространстве.

Первая орбита и вторая орбита имеют те же характеристики, что и орбита S, имеющие радиальные узлы, имеют большую вероятность сферического объема и могут содержать только два электрона. Тем не менее, они расположены на разных уровнях энергии и, следовательно, занимают разные места вокруг ядра.

Расположение в периодической таблице элементов

Каждая из электронных конфигураций элементов уникальна, поэтому они определяют свое положение в Периодической таблице элементов. Эта позиция определяется периодом каждого элемента, а его атомный номер - количеством электронов, которыми обладает атом элемента..

Таким образом, использование периодической таблицы для определения конфигурации электронов в атомах является ключевым. Элементы делятся на группы в соответствии с их электронными конфигурациями следующим образом:

Каждая орбита представлена ​​в определенных блоках Периодической таблицы элементов. Например, орбитальный блок S - это область щелочных металлов, первая группа в таблице и там, где есть шесть элементов: литий (Li), рубидий (Rb), калий (K), натрий (Na), Francio ( Fr) и цезий (Cs), а также водород (H), который является не металлом, а газом.

Эта группа элементов имеет электрон, который обычно легко теряется, образуя положительно заряженный ион. Они самые активные металлы и самые реактивные.

Водород в данном случае является газом, но он входит в группу 1 Периодической таблицы элементов, поскольку у него также есть только один электрон. Водород может образовывать ионы с одним положительным зарядом, но для достижения его единственного электрона требуется гораздо больше энергии, чем для удаления электронов из других щелочных металлов. При образовании соединений водород обычно генерирует ковалентные связи.

Однако при очень высоких давлениях водород становится металлическим и ведет себя подобно остальным элементам своей группы. Это происходит, например, внутри ядра планеты Юпитер.

Группа 2 соответствует щелочноземельным металлам, так как их оксиды обладают щелочными свойствами. Среди элементов этой группы мы находим магний (Mg) и кальций (Ca). Их орбитали также принадлежат уровню S.

Переходные металлы, которые соответствуют группам от 3 до 12 в периодической таблице, имеют орбитали типа D.

Элементы таблицы, относящиеся к группе 13-18, соответствуют P. orbitals, и, наконец, элементы, известные как лантаноиды и актиниды, имеют орбитали с именем F.

Расположение электрона на орбитали

Электроны находятся на орбиталях атома как способ уменьшения энергии. Поэтому, если вы стремитесь увеличить энергию, электроны заполнят главные орбитальные уровни, удаляясь от ядра атома.

Мы должны учитывать, что электроны обладают свойством, известным как спин. Это квантовое понятие, которое определяет, среди прочего, спин электрона внутри орбитали. Что важно для определения вашей позиции на энергетических подуровнях.

Правила, определяющие положение электронов на орбиталях атома, следующие:

  • Принцип Ауфбау: электроны первыми попадают на орбитали с более низкой энергией. Этот принцип основан на диаграммах уровней энергии определенных атомов.
  • Принцип исключения Паули. Атомная орбиталь может описывать как минимум два электрона. Это означает, что только два электрона с различным электронным спином могут занимать атомную орбиту.

Это означает, что атомная орбита является энергетическим состоянием.

  • Правило Хунда: когда электроны занимают орбитали с одинаковой энергией, электроны первыми попадут на пустые орбитали. Это означает, что электроны предпочитают параллельные спины на отдельных орбиталях энергетических подуровней.

Электроны заполнят все орбитали на подуровнях, прежде чем столкнутся с противоположными спинами.

Специальные электронные конфигурации

Есть также атомы с особыми случаями энергетических подуровней. Когда два электрона занимают одну и ту же орбиту, они должны не только иметь разные спины (как указано в принципе исключения Паули), но и связь электронов немного увеличивает энергию.

В случае энергетических подуровней, наполовину полный и один полностью полный подуровни уменьшают энергию атома. Это приводит атом к большей стабильности.

ссылки

  1. Электронная конфигурация. Получено с Wikipedia.com.
  2. Электронные конфигурации Intro. Получено с сайта chem.libretexts.org.
  3. Орбитали и Облигации. Получено от chem.fsu.edu.
  4. Периодическая таблица, основные элементы группы. Получено с сайта newworldencyclopedia.org.
  5. Принципы конфигурации электрооборудования. Восстановлено с sartep.com.
  6. Электронная конфигурация элементов. Получено с сайта science.uwaterloo.ca.
  7. Электрон Спин. Получено с сайта hyperphysics.phy-astr.gsu.edu.