Skip to main content
LibreTexts - Ukrayinska

5.17: Правила Гунда та діаграми орбітального заповнення

  • Page ID
    19419
  • \( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \) \( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)\(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)

    Електронні орбіталі обмежені, як і вага на мосту
    Малюнок\(\PageIndex{1}\) (Кредит: Лаура Герін; Джерело: CK-12 Foundation; Ліцензія: CC by 3.0 (відкривається в новому вікні))

    Ви коли-небудь замислювалися, що означають ці знаки обмеження навантаження на мосту?

    Знак вище означає, що нічого більше п'яти тонн не допускається, оскільки це завдасть шкоди конструкції. Існують обмеження на кількість ваги, яку може підтримувати міст, є обмеження на кількість людей, які можуть безпечно займати кімнату, і є межі того, що може перейти в електронну орбіталь.

    Правило Гунда

    Останнє з трьох правил побудови електронних домовленостей вимагає, щоб електрони розташовувалися по одному в сукупності орбіталей в межах одного підрівня. Це мінімізує природні сили відштовхування, які один електрон має для іншого. Правило Гунда стверджує, що орбіталі однакової енергії займають один електрон, перш ніж будь-яка орбіталь буде зайнята другим електроном, і що кожен з окремих електронів повинен мати однаковий спін. На малюнку нижче показано, як набір з трьох\(p\) орбіталей заповнюється одним, двома, трьома і чотирма електронами.

    Малюнок\(\PageIndex{2}\):\(2p\) Підрівень, для елементів бору\(\left( Z=5 \right)\), вуглецю\(\left( Z=6 \right)\)\(\left( Z=7 \right)\), азоту та кисню\(\left( Z=8 \right)\). Згідно з правилом Гунда, коли електрони додаються до набору орбіталей рівної енергії, один електрон потрапляє в кожну орбіталь, перш ніж будь-яка орбіталь отримає другий електрон. (Кредит: Joy Sheng; Джерело: CK-12 Foundation; Ліцензія: CC BY-NC 3.0 (відкривається в новому вікні))

    Діаграми орбітального заповнення

    Діаграма орбітального заповнення - це більш наочний спосіб представлення розташування всіх електронів в конкретному атомі. На діаграмі орбітального заповнення окремі орбіталі відображаються у вигляді кіл (або квадратів), а орбіталі в межах підрівня малюються поруч один з одним горизонтально. Кожен підрівень маркується своїм основним енергетичним рівнем і підрівнем. Електрони позначаються стрілками всередині кіл. Стрілка, спрямована вгору, вказує на один напрямок обертання, а стрілка вниз вказує на інший напрямок. Діаграми заповнення орбіти водню, гелію та літію наведені на малюнку нижче.

    Малюнок\(\PageIndex{3}\): Діаграми орбітального заповнення водню, гелію та літію. (Кредит: Joy Sheng; Джерело: CK-12 Foundation; Ліцензія: CC BY-NC 3.0 (відкривається в новому вікні))

    Згідно з процесом Ауфбау, підрівні і орбіталі заповнюються електронами в порядку збільшення енергії. Оскільки\(s\) підрівень складається всього з однієї орбіти, другий електрон просто з'єднується з першим електроном, як у гелію. Наступний елемент є літієм і обумовлює необхідність використання наступного наявного підрівня, тобто\(2s\).

    Схема заповнення для вуглецю показана на малюнку нижче. Є два\(2p\) електрони для вуглецю і кожен займає свою\(2p\) орбіталь.

    Малюнок\(\PageIndex{4}\): Діаграма орбітального заповнення для вуглецю. (Кредит: Joy Sheng; Джерело: CK-12 Foundation; Ліцензія: CC BY-NC 3.0 (відкривається в новому вікні))

    Кисень має чотири\(2p\) електрони. Після того, як кожна\(2p\) орбіталь має один електрон, четвертий електрон може бути розміщений в першій\(2p\) орбіталі зі спіном, протилежним тому, що інший електрон на цій орбіті.

    Малюнок\(\PageIndex{5}\): Діаграма орбітального наповнення киснем. (Кредит: Joy Sheng; Джерело: CK-12 Foundation; Ліцензія: CC BY-NC 3.0 (відкривається в новому вікні))

    Резюме

    • Правило Гунда визначає порядок заповнення електронів в межах набору орбіталей.
    • Діаграми орбітального заповнення - це спосіб індикації локалей електронів на орбіталах.

    Рецензія

    1. Державне правління гундів.
    2. Що таке діаграма орбітального заповнення?
    3. Чи правильна схема на малюнку нижче? Поясніть свою відповідь.
      Електронна діаграма заповнення для задачі
      Малюнок\(\PageIndex{6}\) (Кредит: Джой Шен; Джерело: CK-12 Foundation; Ліцензія: CC BY-NC 3.0 (відкривається в новому вікні))
    4. Чи правильна схема на малюнку нижче? Поясніть свою відповідь.
      Електронна діаграма заповнення для задачі
      Малюнок\(\PageIndex{7}\) (Кредит: Джой Шен; Джерело: CK-12 Foundation; Ліцензія: CC BY-NC 3.0 (відкривається в новому вікні))