Harici elektronik konfigürasyon nedir?

Elektronik yapı olarak da adlandırılan elektronik konfigürasyon, elektronların bir atom çekirdeğinin etrafındaki enerji seviyelerinde düzenlenmesidir.

Bohr'un eski atom modeline göre, elektronlar çekirdeğin etrafında, Kuk, çekirdeğe en yakın birinci katmandan K'ye, çekirdekten en uzak olan Q'nun yedinci katmanına kadar çeşitli seviyelerde yer alır.

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

Yaygın olarak, elektronik konfigürasyon, bir atomun yörüngesini temel halindeyken tarif etmek için kullanılır, ancak aynı zamanda ilgili yörüngelerinde 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. Değerlik elektronları, en dış katmandaki elektronlar, elementin benzersiz kimyası için belirleyici faktörlerdir.

Elektronik konfigürasyonların temel kavramları

Bir atomun elektronlarını yörüngelere atamadan önce, elektronik yapılandırmaların temel kavramlarına aşina olunmalıdır. Periyodik Tablonun her bir elemanı, protonlardan, nötronlardan ve elektronlardan oluşan atomlardan oluşur.

Elektronlar negatif bir yük gösterir ve elektronun% 95 olasılık dahilinde bulunabileceği alanın hacmi olarak tanımlanan elektronun yörüngelerinde atomun çekirdeği etrafında bulunur.

Dört farklı yörünge türü (s, p, d ve f) farklı şekillere sahiptir ve bir yörünge en fazla iki elektron içerebilir. P, dyf orbitalleri farklı alt seviyelere sahiptir, bu yüzden daha fazla elektron içerebilirler.

Belirtildiği gibi, her bir elemanın elektronik konfigürasyonu periyodik tablodaki konumu için benzersizdir. Enerji seviyesi döneme göre belirlenir ve elektronların sayısı elementin atom numarası ile verilir.

Farklı enerji seviyelerindeki yörüngeler birbirine benzer, ancak uzayda farklı alanları işgal eder.

Yörüngeler ve 2'lerin yörüngeleri, bir yörüngenin özelliklerine sahiptir (radyal düğümler, küresel hacim olasılıkları, sadece iki elektron içerebilirler, vs.). Ancak, farklı enerji seviyelerinde bulundukları için çekirdeğin etrafında farklı alanlar kaplarlar. Her bir yörünge, periyodik tablodaki belirli bloklarla temsil edilebilir.

Bloklar s, helyum (Grup 1 ve 2) içeren alkali metallerin bölgesidir, d bloğu, geçiş metalleridir (Grup 3 ila 12), blok p, 13 ila 18 ana gruptaki elementlerdir. Ve f bloğu lantanit ve aktinit serileridir (Faizi, 2016).

Şekil 1: Periyodik tablonun elemanları ve orbitallerin enerji seviyelerine göre değişen süreleri.

Aufbau Prensibi

Aufbau, "inşa etmek" anlamına gelen Almanca sözcük olan "Aufbauen" den gelmektedir. Temel olarak, 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, bir atomda iki fermiyon (örn. Elektronlar) olmadığını söyleyen Pauli dışlama ilkesinden kaynaklanır. Aynı kuantum sayılarına sahip olabilirler, bu yüzden daha yüksek enerji seviyelerinde "istiflenmeleri" gerekir.

Elektronların nasıl biriktiği, elektron konfigürasyonlarının konusudur (Aufbau İlkesi, 2015).

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

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

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

2p'lik bir yörünge n = 2 ve l = 2'dir ve 3'lü bir yörünge n = 3 ve l = 1'dir (N + l) = 4, her iki durumda da, ancak 2p'nin yörüngesi 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. Diyagonalleri 1 saniyeden itibaren uygulayarak grafik okunur.

Şekil 2: Elektronik konfigürasyonun doldurulmasının moeller diyagramı.

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 ezberlemektir.

S orbitalleri 2 elektron içermek için 1 olası m ₁ değerine sahiptir

P orbitalleri 6 elektron içermek için 3 olası m1 değerine sahiptir.

D orbitalleri, 10 elektron içermek üzere 5 olası _ml değerine sahiptir.

F orbitaller, 14 elektron içermek için 7 olası _ml değerine sahiptir.

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

Harici elektronik konfigürasyonun önemi

Elektron yapılandırmaları, atomların özelliklerini belirlemede önemli bir rol oynar.

Aynı grubun tüm atomları, n atom numarası hariç aynı harici elektronik konfigürasyona sahiptir, bu yüzden benzer kimyasal özelliklere sahiptirler.

Atomik özellikleri etkileyen kilit faktörlerin bazıları, en büyük işgal edilen yörüngelerin büyüklüğünü, yüksek enerji yörüngelerinin enerjisini, yörünge boşluğunun sayısını ve daha yüksek enerji yörüngelerinde bulunan elektronların sayısını (Elektron Yapılandırmaları ve Atomların Özellikleri, SF).

Atomik özelliklerin çoğu, çekirdeğe daha harici elektronlar arasındaki çekim derecesi ve en dış elektron katmanındaki elektron sayısı, değerlik elektronlarının sayısı ile ilgili olabilir.

Dış katmanın elektronları, kovalent kimyasal bağlar oluşturabilenler, katyonlar veya anyonlar oluşturmak için iyonlaşma kapasitesine sahip olanlardır ve kimyasal elementlere oksidasyon durumu verenlerdir (Khan, 2014).

Ayrıca atomik yarıçapı belirleyeceklerdir. N büyüdükçe, atom yarıçapı artar. Bir atom bir elektronu kaybettiğinde, çekirdek etrafındaki negatif yükün azalmasından dolayı atom yarıçapının bir daralması olacaktır.

Dış tabakanın elektronları, moleküllerin özelliklerini ve bağların hibritleşmelerini elde etmek için değerlik bağ teorisi, kristal alan teorisi ve moleküler yörünge teorisi tarafından dikkate alınanlardır (Bozeman Science, 2013).