Skip to main content
LibreTexts - Ukrayinska

9.1: Електронні конфігурації

  1. Last updated
  2. Save as PDF
  • Page ID
    22223

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

    Атоми, лінійні молекули та нелінійні молекули мають орбіталі, які можуть бути позначені або відповідно до симетрії, що підходить для цього ізольованого виду, або для видів у середовищі, що виробляє нижчу симетрію. Ці орбіталі слід розглядати як області простору, в яких можуть рухатися електрони, з, звичайно, не більше двох електронів (протилежного спина) в кожній орбіті. Специфікація конкретної заповнюваності набору орбіталей, доступних системі, дає електронну конфігурацію. Наприклад,\(1s^22s^22p^4\) це електронна конфігурація для атома кисню (а для\(^{+1}\) іона F і\(N^{-1} \text{ ion); } 1s^22s^22p^33p^1\) інша конфігурація для O,\(F^{+1}, \text{ or } N^{-1}\). Ці конфігурації представляють ситуації, в яких електрони займають низькоенергетичні орбіталі системи і, як такі, ймовірно, будуть сильно сприяти справжнім наземним і низько розташованим збудженим станам і низькоенергетичним станам молекул, утворених з цих атомів або іонів.

    Специфікація електронної конфігурації, однак, не визначає конкретний електронний стан системи. У наведеному вище\(1s^22s^22p^4\) прикладі існує багато способів (точніше п'ятнадцять), в яких орбіталі 2p можуть бути зайняті чотирма електронами. Як результат, існує в цілому п'ятнадцять станів, які скупчуються на три енергетично різних рівнів, що лежать в межах цієї єдиної конфігурації. \(1s^22s^22p^33p^1\)Конфігурація містить тридцять шість станів, які групуються в шість різних енергетичних рівнів (слово рівень використовується для позначення одного або декількох станів з однаковою енергією). Не всі стани, що виникають із заданої електронної конфігурації, мають однакову енергію, оскільки різні стани займають вироджені (наприклад, 2p та 3p у вищезазначених прикладах) орбіталі по-різному. Тобто деякі держави мають орбітальні займаності виду

    \[2p^2_12p^1_02p^1_{-1}\]

    в той час як інші

    \[2p^2_12p^2_02p^0_{-1}\]

    в результаті стани можуть мати досить різні куломбічні відбиття серед електронів (стан з двома подвійно зайнятими орбіталями лежало б вище за енергією, ніж при двох одиночно зайнятих орбіталів). Пізніше в цьому розділі і в Додатку G методи побудови хвильових функцій для кожного стану, що містяться в конкретній конфігурації, детально наведені. Освоєння цих інструментів є важливим аспектом засвоєння матеріалу в цьому тексті.

    Підсумовуючи, атом або молекула має багато орбіталів (ядро, зв'язок, незв'язування, Рідберг та антизв'язування), доступні йому; заповнення цих орбіталів певним чином породжує конфігурацію. Якщо деякі орбіталі частково зайняті в цій конфігурації, виникне більше одного стану; ці стани можуть відрізнятися енергією через відмінності в тому, як зайняті орбіталі. Зокрема, якщо вироджені орбіталі частково зайняті, можуть виникати багато станів і мають енергії, які суттєво відрізняються через відмінності відштовхувань електронів, що виникають у цих станах. Необхідні систематичні процедури вилучення всіх станів із заданої конфігурації, для маркування станів за відповідною групою симетрії, для запису хвильових функцій, відповідних кожному стану, і для оцінки енергій, відповідних цим хвильовим функціям. Велика частина розділів 10 та 11 присвячена розробці та ілюстрації цих інструментів.

    Дописувачі та атрибуція