Πώς να κάνετε τα τροχιακά διαγράμματα

Περιεχόμενο

• TL · DR (Πολύ μακρύ;
• Ηλεκτρονικές διαμορφώσεις
• Σημείωση στενογραφίας για τη διαμόρφωση
• Τροχιακά διαγράμματα
• Dot Διαγράμματα

Τα ηλεκτρονικά διαγράμματα τροχιάς και οι γραπτές διαμορφώσεις σας λένε ποια τροχιακά γεμίζουν και τα οποία είναι μερικώς γεμάτα για οποιοδήποτε άτομο. Ο αριθμός των ηλεκτρονίων σθένους επηρεάζει τις χημικές τους ιδιότητες και η συγκεκριμένη διάταξη και ιδιότητες των τροχιακών είναι σημαντικές στη φυσική, έτσι πολλοί μαθητές πρέπει να ασχοληθούν με τα βασικά. Τα καλά νέα είναι ότι τα τροχιακά διαγράμματα, οι ηλεκτρονικές διαμορφώσεις (τόσο σε στενογραφία όσο και η πλήρης μορφή) και τα διαγράμματα κουκίδων για ηλεκτρόνια είναι πολύ εύκολα κατανοητά μόλις καταλάβετε μερικά βασικά στοιχεία.

TL · DR (Πολύ μακρύ;

Οι διαμορφώσεις ηλεκτρονίων έχουν τη μορφή: 1s² 2s² 2ρ⁶ . Ο πρώτος αριθμός είναι ο κύριος κβαντικός αριθμός (n) και το γράμμα αντιπροσωπεύει την τιμή του l (κβαντικός αριθμός γωνιακής ορμής, 1 = s, 2 = p, 3 = d και 4 = f) εσείς πόσα ηλεκτρόνια βρίσκονται σε αυτό το τροχιακό. Τα τροχιακά διαγράμματα χρησιμοποιούν την ίδια βασική μορφή, αλλά αντί των αριθμών για τα ηλεκτρόνια, χρησιμοποιούν τα ↑ και ↓ βέλη, καθώς και δίνοντας σε κάθε τροχιά τη δική του γραμμή, για να αντιπροσωπεύει και τις περιστροφές των ηλεκτρονίων.

Ηλεκτρονικές διαμορφώσεις

Οι διαμορφώσεις ηλεκτρονίων εκφράζονται με ένα συμβολισμό που μοιάζει με αυτό: 1s² 2s² 2ρ¹. Μάθετε τα τρία βασικά μέρη αυτής της συμβολής για να καταλάβετε πώς λειτουργεί. Ο πρώτος αριθμός σας λέει το "επίπεδο ενέργειας", ή τον κύριο αριθμό (n). Το δεύτερο γράμμα σας λέει την τιμή του (l), τον κβαντικό αριθμό γωνιακής ορμής. Για το l = 1, το γράμμα είναι s, για l = 2 είναι p, για l = 3 είναι d, για l = 4 είναι f και για υψηλότερους αριθμούς αυξάνεται αλφαβητικά από αυτό το σημείο.Να θυμάστε ότι οι τροχιές περιέχουν μέγιστα δύο ηλεκτρόνια, μέγιστη ταχύτητα 6, μέγιστη τιμή 10 και μέγιστη τιμή 14.

Η αρχή του Aufbau σας λέει ότι τα πιο χαμηλά ενεργειακά τροχιακά γεμίζουν πρώτα, αλλά η συγκεκριμένη σειρά δεν είναι διαδοχική με τρόπο που είναι εύκολο να απομνημονεύσετε. Ανατρέξτε στην ενότητα Πόροι για ένα διάγραμμα που δείχνει τη σειρά πλήρωσης. Σημειώστε ότι το επίπεδο n = 1 έχει μόνο s τροχιακά, το επίπεδο n = 2 έχει μόνο s και p τροχιακά και το επίπεδο n = 3 έχει μόνο s, p και d τροχιακά.

Αυτοί οι κανόνες είναι εύκολο να εργαστούν με, έτσι η σημείωση για τη διαμόρφωση του σκανδινούχου είναι:

1s² 2s² 2ρ⁶ 3s² 3ρ⁶ 4s² 3d¹

Το οποίο δείχνει ότι ολόκληρα τα επίπεδα n = 1 και n = 2 είναι πλήρη, το επίπεδο n = 4 έχει ξεκινήσει, αλλά το 3d κέλυφος περιέχει μόνο ένα ηλεκτρόνιο, ενώ έχει μέγιστη χωρητικότητα 10. Αυτό το ηλεκτρόνιο είναι το ηλεκτρόνιο σθένους.

Προσδιορίστε ένα στοιχείο από τη σημείωση απλά μετρώντας τα ηλεκτρόνια και εντοπίζοντας το στοιχείο με έναν ατομικό αριθμό που ταιριάζει.

Σημείωση στενογραφίας για τη διαμόρφωση

Γράφοντας κάθε τροχιά για βαρύτερα στοιχεία είναι κουραστικό, έτσι οι φυσικοί συχνά χρησιμοποιούν μια σημείωση στενογραφία. Αυτό λειτουργεί χρησιμοποιώντας τα ευγενή αέρια (στην άκρα δεξιά στήλη του περιοδικού πίνακα) ως σημείο εκκίνησης και προσθέτοντας τα τελικά τροχιακά πάνω τους. Έτσι το σκάνδιο έχει την ίδια διαμόρφωση με το αργό, εκτός από τα ηλεκτρόνια σε δύο επιπλέον τροχιακά. Η μορφή στενογραφίας είναι ως εκ τούτου:

4s² 3d¹

Επειδή η διαμόρφωση του αργού είναι:

= 1s² 2s² 2ρ⁶ 3s² 3ρ⁶

Μπορείτε να το χρησιμοποιήσετε με οποιαδήποτε στοιχεία εκτός από το υδρογόνο και το ήλιο.

Τροχιακά διαγράμματα

Τα τροχιακά διαγράμματα είναι σαν τη σημείωση διαμόρφωσης που μόλις εισήχθη, εκτός από τις περιστροφές των ηλεκτρονίων που υποδεικνύονται. Χρησιμοποιήστε την αρχή αποκλεισμού Pauli και τον κανόνα του Hund για να μάθετε πώς να γεμίσετε τα κοχύλια. Η αρχή του αποκλεισμού δηλώνει ότι κανένα δύο ηλεκτρόνια δεν μπορεί να μοιράζεται τους ίδιους τέσσερις κβαντικούς αριθμούς, το οποίο βασικά έχει ως αποτέλεσμα ζεύγη κρατών που περιέχουν ηλεκτρόνια με αντίθετες περιστροφές. Ο κανόνας του Hund αναφέρει ότι η πιο σταθερή διαμόρφωση είναι αυτή με τον υψηλότερο δυνατό αριθμό παράλληλων περιστροφών. Αυτό σημαίνει ότι όταν γράφετε τα τροχιακά διαγράμματα για μερικώς πλήρη κελύφη, συμπληρώστε όλα τα ηλεκτρόνια με τα άνω στίγματα πριν προσθέσετε ηλεκτρόνια προς τα κάτω.

Αυτό το παράδειγμα δείχνει πώς λειτουργούν τα τροχιακά διαγράμματα, χρησιμοποιώντας το αργό ως παράδειγμα:

3p ↑ ↓ ↑ ↓ ↑ ↓

3s ↑ ↓

2p ↑ ↓ ↑ ↓ ↑ ↓

2s ↑ ↓

1s ↑ ↓

Τα ηλεκτρόνια αντιπροσωπεύονται από τα βέλη, τα οποία υποδεικνύουν επίσης τις περιστροφές τους και η σημείωση στα αριστερά είναι τυποποιημένη σημείωση διαμόρφωσης ηλεκτρονίων. Σημειώστε ότι τα τροχιακά υψηλότερης ενέργειας βρίσκονται στην κορυφή του διαγράμματος. Για ένα μερικώς πλήρες κέλυφος, ο κανόνας του Hund απαιτεί να γεμίζουν με αυτόν τον τρόπο (χρησιμοποιώντας το άζωτο ως παράδειγμα).

2p ↑ ↑ ↑

2s ↑ ↓

1s ↑ ↓

Dot Διαγράμματα

Τα διαγράμματα κουκκίδων διαφέρουν πολύ από τα διαγράμματα των τροχιών, αλλά είναι ακόμα πολύ εύκολα κατανοητά. Αποτελούνται από το σύμβολο του στοιχείου στο κέντρο, που περιβάλλεται από κουκκίδες που δείχνουν τον αριθμό των ηλεκτρονίων σθένους. Για παράδειγμα, ο άνθρακας έχει τέσσερα ηλεκτρόνια σθένους και το σύμβολο C, έτσι αντιπροσωπεύεται ως:

∙

∙ C ∙

∙

Και το οξυγόνο (Ο) έχει έξι, έτσι αντιπροσωπεύεται ως:

∙

∙ ∙ ∙ ∙

∙∙

Όταν τα ηλεκτρόνια μοιράζονται μεταξύ δύο ατόμων (σε ομοιοπολική σύνδεση), τα άτομα μοιράζονται την κουκίδα στο διάγραμμα με τον ίδιο τρόπο. Αυτό καθιστά την προσέγγιση πολύ χρήσιμη για την κατανόηση της χημικής σύνδεσης.