Delen:
Wat is de externe elektronische configuratie?
de elektronische configuratie, ook wel elektronische structuur genoemd, is de opstelling van elektronen in energieniveaus rond een atoomkern.
Volgens voormalige Bohr atoom model, elektronen bezetten verschillende niveaus in banen rond de kern, de eerste het dichtst bij de kern, K, de zevende laag Q laag, die het verst van de kern.
In termen van een meer geavanceerde kwantummechanische model, worden de K-Q lagen onderverdeeld in een aantal orbitalen, die elk worden bezet door niet meer dan één elektronenpaar (Encyclopaedia Britannica, 2011).
Gewoonlijk wordt de elektronenconfiguratie gebruikt om de orbitalen van een atoom in de grondtoestand beschrijven, maar kan ook worden gebruikt om een atoom die is geïoniseerd tot een kation of anion vertegenwoordigt, compenseert het verlies of winst aan elektronen in hun orbitalen.
Veel van de fysische en chemische eigenschappen van de elementen kunnen worden gecorreleerd met hun unieke elektronische configuraties. De valentie-elektronen, de elektronen in de buitenste laag, zijn de bepalende factor voor de unieke chemie van het element.
Basisbegrippen van elektronische configuraties
Voordat de elektronen van een atoom aan de orbitalen worden toegewezen, moet men bekend raken met de basisbegrippen van elektronische configuraties. Elk element van het periodiek systeem bestaat uit atomen, die zijn samengesteld uit protonen, neutronen en elektronen.
De elektronen vertonen een negatieve lading en worden gevonden rond de kern van het atoom in de orbitalen van het elektron, gedefinieerd als het volume van de ruimte waarin het elektron kan worden aangetroffen met een waarschijnlijkheid van 95%.
De vier verschillende soorten orbitalen (s, p, d en f) hebben verschillende vormen en een orbitaal kan maximaal twee elektronen bevatten. De p-, d- en f-orbitalen hebben verschillende subniveaus, dus ze kunnen meer elektronen bevatten.
Zoals aangegeven, is de elektronische configuratie van elk element uniek voor zijn positie in het periodiek systeem. Het energieniveau wordt bepaald door de periode en het aantal elektronen wordt gegeven door het atoomnummer van het element.
Orbitalen met verschillende energieniveaus zijn vergelijkbaar met elkaar, maar bezetten verschillende gebieden in de ruimte.
De 1s-orbitaal en de 2s-orbitaal hebben de kenmerken van een orbitaal (radiale knooppunten, bolvormige volumekansen, ze kunnen slechts twee elektronen bevatten, enz.). Maar omdat ze in verschillende energieniveaus worden aangetroffen, bezetten ze verschillende ruimtes rond de kern. Elke orbitaal kan worden weergegeven door specifieke blokken in het periodiek systeem.
Het blok B is het gebied van de alkalimetalen zoals helium (groepen 1 en 2), d blok overgangsmetalen worden de (groepen 3-12), blok p de hoofdgroep elementen van groep 13-18 en het blok f de lanthanide en actinide series (Feizi, 2016).
Figuur 1: elementen van het periodiek systeem en hun perioden die variëren afhankelijk van de energieniveaus van de orbitalen.
Principe van Aufbau
Aufbau komt van het Duitse woord "Aufbauen" wat "bouwen" betekent. In essentie bouwen we bij het schrijven van elektronenconfiguraties elektronenorbitalen terwijl we van het ene atoom naar het andere gaan.
Terwijl we de elektronische configuratie van een atoom schrijven, vullen we de orbitalen in toenemende volgorde van atoomnummer.
Het principe van Aufbau is afkomstig van het Pauli-uitsluitingsprincipe dat zegt dat er geen twee fermionen (bijv. Elektronen) in een atoom zijn. Ze kunnen dezelfde reeks kwantumnummers hebben, dus ze moeten "opstapelen" op hogere energieniveaus.
Hoe elektronen zich ophopen, is een onderwerp van elektronenconfiguraties (Aufbau Principle, 2015).
Stabiele atomen hebben evenveel elektronen als protonen in de kern. Elektronen verzamelen zich rond de kern in quantum orbitalen volgens vier basisregels, het Aufbau-principe genoemd.
- Er zijn geen twee elektronen in het atoom die dezelfde vier kwantumgetallen n, l, m en s delen.
- De elektronen zullen eerst de orbitalen van het laagste energieniveau bezetten.
- De elektronen vullen de orbitalen altijd met hetzelfde spinnummer. Wanneer de orbitalen vol zijn, begint het.
- De elektronen zullen orbitalen vullen met de som van de kwantumgetallen n en l. Orbitalen met gelijke waarden van (n + l) worden eerst gevuld met de waarden van n lager.
De tweede en vierde regels zijn in principe hetzelfde. Een voorbeeld van regel vier zou de 2p- en 3s-orbitalen zijn.
Een 2p orbital is n = 2 en l = 2 en 3s orbital is n = 3 en L = 1 (N + l) = 4 in beide gevallen, maar de 2p orbital met de laagste energie of lagere n-waarde wordt ingevuld vóór de 3s laag.
Gelukkig kan het Moeller-diagram in figuur 2 worden gebruikt om elektronen te vullen. De grafiek wordt gelezen door de diagonalen uit 1s uit te voeren.
Figuur 2: Moeller-diagram van het vullen van de elektronische configuratie.
Figuur 2 toont de atomaire orbitalen en de pijlen volgen het te volgen pad.
Nu bekend is dat de volgorde van de orbitalen vol is, is het enige dat overblijft om de grootte van elke baan te onthouden.
S-orbitalen hebben 1 mogelijke waarde van ml om 2 elektronen te bevatten
P orbitalen hebben 3 mogelijke waarden van ml om 6 elektronen te bevatten
D-orbitalen hebben 5 mogelijke waarden van ml om 10 elektronen te bevatten
F orbitalen hebben 7 mogelijke waarden van ml om 14 elektronen te bevatten
Dit is alles wat nodig is om de elektronische configuratie van een stabiel atoom van een element te bepalen.
Neem bijvoorbeeld het stikstofelement. Stikstof heeft zeven protonen en daarom zeven elektronen. De eerste te vullen baan is de 1s-orbitaal.
Een orbitaal heeft twee elektronen, dus er zijn nog vijf elektronen over. De volgende orbitaal is de 2s-orbitaal en bevat de volgende twee. De drie laatste elektronen gaan naar de 2p-orbitaal die maximaal zes elektronen kan bevatten (Helmenstine, 2017).
Belang van externe elektronische configuratie
Elektronconfiguraties spelen een belangrijke rol bij het bepalen van de eigenschappen van atomen.
Alle atomen van dezelfde groep hebben dezelfde externe elektronische configuratie met uitzondering van het atoomnummer n, daarom hebben ze vergelijkbare chemische eigenschappen.
Enkele van de belangrijkste factoren die de atomaire eigenschappen omvatten de grootte van de grootste bezette orbitalen, de energie van de orbitalen van hogere energie, het aantal orbitale vacatures en het aantal elektronen in de orbitalen van hogere energie (Electron configuraties en de eigenschappen van Atoms, SF).
De meeste atomaire eigenschappen kunnen worden gerelateerd aan de mate van aantrekking tussen elektronen die meer extern zijn van de kern en het aantal elektronen in de buitenste elektronenlaag, het aantal valentie-elektronen.
Elektronen van de deklaag zijn die welke in staat tot het vormen van covalente chemische bindingen, zijn die met de mogelijkheid om te ioniseren kationen of anionen zijn degenen die de oxidatietoestand chemische elementen (Khan, 2014) gaf.
Ze bepalen ook de atomaire straal. Naarmate n groter wordt, neemt de atoomstraal toe. Wanneer een atoom een elektron verliest, zal er een samentrekking van de atoomstraal zijn als gevolg van de afname van de negatieve lading rond de kern.
Elektronen van de deklaag zijn die de valentiebinding theorie kristalveldtheorie en theorie van de moleculaire orbitaal de eigenschappen van moleculen en hybridisaties verbindingen (Bozeman Science, 2013) worden beschouwd.
referenties
- Aufbau-principe. (2015, 3 juni). Teruggeplaatst van chem.libretexts: chem.libretexts.org.
- Bozeman Science. (2013, Agoto 4). Elektron configuratie. Gemaakt van youtube: youtube.com.
- Elektronconfiguraties en de eigenschappen van Atomen. (S.F.). Afkomstig van oneonta.edu: oneonta.edu.
- Encyclopædia Britannica. (2011, 7 september). Elektronische configuratie. Ontleend aan britannica: britannica.com.
- Faizi, S. (2016, 12 juli). Elektronische configuraties. Genomen uit chem.libretexts: chem.libretexts.org.
- Helmenstine, T. (2017, 7 maart). Het Aufbau-principe - elektronische structuur en het Aufbau-principe. Uit thoughtco gehaald: thoughtco.com.
- Khan, S. (2014, 8 juni). Valentie-elektronen en binding. Afkomstig van khanacademy: khanacademy.org.