1.8: Заповнення орбіталів електронами

Last updated
Save as PDF

Page ID: 18041

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

Як зазначено вище, підрівень s може вмістити два електрони, р вміщує шість, їх може бути 10 в підрівні d і 14 в f Хоча в s підрівні є два електрони, ці електрони не ідентичні; вони відрізняються квантовою властивістю, відомою як спін. Як простий пристрій для ілюстрації цього, електрони в межах суборбіти часто представлені у вигляді стрілок, спрямованих вгору або вниз, графічно представляючи протилежні осі спіна (↑ і ↓). Електрони додаються до підрівнів відповідно до правил Гунда, які стверджують, що кожна орбіталь в підоболонці окремо зайнята одним електроном, перш ніж будь-яка одна орбіталь буде зайнята подвійно, і всі електрони на однозайнятих орбіталах мають однаковий спін. Коли підоболонка зайнята подвійно, електрони мають протилежні спини.

Наприклад, вуглець має заповнений 1s підрівень, заповнений 2s підрівень і два електрони в 2p підрівні (2p ²).

Конфігурація електронів для фтору становить 1s ² 2s ² 2p ⁵.

Ця послідовність триває добре до третього періоду; виявляється, 3d орбіталі трохи вищі за енергією, ніж орбіталі 4s, тому 4s заповнюється двома електронами, а потім наступні 10 електронів поміщаються в 3d орбіталі. Це загальна тенденція в таблиці Менделєєва, і порядок заповнення можна легко передбачити за схемою, де ви просто слідуєте стрілками по діагоналі, щоб визначити наступну орбіту для заповнення.

Одним з ярликів, який часто використовується при написанні електронної конфігурації, є показ «ядра» електронів просто як інертного газу з попереднього періоду. Наприклад, фтор знаходиться в другому періоді (n = 2). Це означає, що орбіталі, пов'язані з першим періодом, вже заповнені, так само, як вони знаходяться в інертному газі, гелії (He). Тому замість того, щоб писати конфігурацію для фтору, як ми це робили вище, ми можемо замінити 1s ² на «гелієвий сердечник».

Кальцій знаходиться в четвертому періоді і в групі 2. Це означає, що перші три квантові рівні заповнені (n = 1, 2 і 3) так само, як і в аргоні.

Вправа\(\PageIndex{1}\): Electron Configurations

Напишіть повні електронні конфігурації для елементів берилію та вуглецю.
Визначте елементи, що відповідають наступним електронним конфігураціям:
- 1с ² 2с ¹ і 1с ² 2с ² 2р ⁶.