Nombor Kuantum Elektron Berbeza, Bagaimana Mengenalinya dan Contohnya



The elektron pembezaan atau pembezaan adalah elektron terakhir yang ditempatkan dalam turutan konfigurasi elektronik suatu atom. Kenapa namanya? Untuk menjawab soalan ini struktur asas sesuatu atom diperlukan: nukleus, vakum dan elektron.

Nukleus adalah padat, agregat padat zarah positif yang dipanggil proton, dan zarah neutral yang dipanggil neutron. Proton menentukan nombor atom Z dan, bersama dengan neutron, mereka membentuk jisim atom. Walau bagaimanapun, atom tidak boleh membawa hanya caj positif; itulah sebabnya elektron mengorbit sekitar nukleus untuk meneutralkannya. 

Oleh itu, bagi setiap proton yang ditambah kepada nukleus, elektron baru dimasukkan ke orbitalnya untuk mengatasi peningkatan positif. Dengan cara ini, elektron tambah baru, elektron pembezaan, berkait rapat dengan nombor atom Z.

Elektron pembezaan adalah dalam lapisan elektronik yang paling luaran: lapisan valensi. Oleh itu, semakin jauh anda dari nukleus, semakin besar tenaga yang berkaitan dengannya. Tenaga ini bertanggungjawab untuk penyertaan mereka, serta seluruh elektron valensi, dalam tindak balas kimia ciri-ciri unsur-unsur.

Indeks

  • 1 nombor kuantum
  • 2 Cara mengetahui elektron berbeza?
  • 3 Contoh dalam beberapa elemen
    • 3.1 Chlorine
    • 3.2 ↑ ↓ ↑ ↓ ↑ _
    • 3.3 Magnesium
    • 3.4 ↑ ↓
    • 3.5 Zirkonium
    • 3.6 Unsur tidak diketahui
    • 3.7 ↑ ↓ ↑ ↓ ↑ ↓ ↑ ↓ ↑ ↓
  • 4 Rujukan

Nombor kuantum

Seperti seluruh elektron, elektron pembezaan dapat dikenal pasti oleh empat nombor kuantumnya. Tetapi apakah nombor kuantum? Mereka adalah "n", "l", "m" dan "s".

Nombor kuantum "n" menandakan saiz atom dan tahap tenaga (K, L, M, N, O, P, Q). "L" ialah nombor kuantum sekunder atau azimut, yang menunjukkan bentuk orbital atom, dan mengambil nilai 0, 1, 2 dan 3 untuk orbital "s", "p", "d" dan "f" , masing-masing.

"M" ialah nombor kuantum magnet dan menunjukkan orientasi spasial orbital di bawah medan magnet. Oleh itu, 0 untuk "s" orbit; -1, 0, +1, untuk "p" orbit; -2, -1, 0, +1, +2, untuk orbit "d"; dan -3, -2, -1, 0, +1, +2, +3, untuk orbital "f". Akhirnya, bilangan kuantum spin "s" (+1/2 untuk ↑, dan -1/2 untuk ↓).

Oleh itu, elektron pembezaan mempunyai nombor kuantum sebelumnya yang berkaitan ("n", "l", "m", "s"). Kerana ia mengatasi caj positif baru yang dihasilkan oleh proton tambahan, ia juga memberikan nombor atom Z dari unsur tersebut.

Cara mengetahui elektron pembezaan?

Dalam imej atas, konfigurasi elektronik bagi unsur-unsur dari hidrogen ke gas neon (H → Ne) diwakili.

Dalam hal ini, elektron lapisan terbuka ditunjukkan dengan warna merah, sementara lapisan tertutup ditunjukkan dengan warna biru. Lapisan merujuk kepada nombor kuantum "n", yang pertama dari empat.

Dengan cara ini, konfigurasi valensi H (↑ warna merah) menambah elektron lain dengan orientasi yang bertentangan untuk menjadi seperti Dia (↓ ↑, kedua-dua biru kerana kini tahap 1 ditutup). Tambahan elektron ini ialah elektron pembezaan.

Oleh itu, secara grafik ia dapat dilihat bagaimana elektron pembezaan ditambah ke lapisan valensi (anak panah merah) unsur-unsur, membezakannya antara satu sama lain. Elektron mengisi orbital yang menghormati aturan Hund dan prinsip pengecualian Pauling (diperhatikan dengan sempurna dari B ke Ne).

Dan bagaimana dengan nombor kuantum? Ini menentukan setiap anak panah - iaitu setiap elektron - dan nilai mereka boleh disokong dengan konfigurasi elektronik untuk mengetahui sama ada mereka adalah elektron pembezaan.

Contoh dalam beberapa elemen

Klorin

Bagi kes klorin (Cl) nombor atomnya Z adalah sama dengan 17. Konfigurasi elektronik kemudian 1s22s2sp63s23p5. Orbital yang bertanda merah bersesuaian dengan lapisan valensi, yang membentangkan tahap 3 terbuka.

Elektron pembezaan adalah elektron terakhir yang diletakkan dalam konfigurasi elektronik, dan atom klorin adalah daripada orbital 3p, yang pelupusannya adalah seperti berikut:

↑ ↓  ↑ ↓  ↑

3px 3py 3pz

(-1) (0) (+1)

Menghormati peraturan Hund, mula-mula isi orbital 3p tenaga yang sama (satu anak panah ke atas setiap orbit). Kedua, pasangan elektron lain dengan elektron soliter dari kiri ke kanan. Elektron pembezaan diwakili dalam bingkai hijau.

Oleh itu, elektron pembezaan untuk klorin mempunyai nombor kuantum berikut: (3, 1, 0, -1/2). Iaitu, "n" adalah 3; "L" adalah 1, "p" orbital; "M" adalah 0, kerana ia adalah "p" orbital medium; dan "s" adalah -1/2, kerana anak panah menundukkan.

Magnesium

Konfigurasi elektronik untuk atom magnesium ialah 1s22s2sp63s2, mewakili orbital dan elektron valensnya dengan cara yang sama:

↑ ↓

3s

0

Kali ini, elektron pembezaan mempunyai nombor kuantum 3, 0, 0, -1/2. Satu-satunya perbezaan dalam kes ini berkenaan dengan klorin adalah bahawa bilangan kuantum "l" adalah 0 kerana elektron menduduki "s" orbital (3s).

Zirconium

Konfigurasi elektronik untuk atom zirkonium (logam peralihan) ialah 1s22s2sp63s23p64s23d104p65s24d2. Dengan cara yang sama seperti kes sebelumnya, perwakilan orbital dan elektron valensi adalah seperti berikut:

Oleh itu, bilangan kuantum bagi elektron pembezaan yang ditandakan dengan hijau adalah: 4, 2, -1, +1/2. Di sini, kerana elektron menduduki orbit kedua "d", ia mempunyai nombor kuantum "m" bersamaan dengan -1. Juga, kerana anak panah menunjukkan, nombor berputar "s" sama dengan +1 / 2.

Unsur yang tidak diketahui

Nombor kuantum elektron pembezaan untuk elemen yang tidak diketahui adalah 3, 2, +2, -1/2. Apakah nombor atom Z bagi elemen itu? Mengetahui Z anda boleh mentakrifkan apa unsur itu.

Pada masa ini, kerana "n" adalah sama dengan 3, ia bermakna unsur itu berada dalam tempoh ketiga jadual berkala, dengan orbital "d" sebagai lapisan valensi ("l" sama dengan 2). Oleh itu, orbital tersebut diwakili seperti dalam contoh terdahulu:

↑ ↓ ↑ ↓ ↑ ↓ ↑ ↓ ↑ ↓

Nombor kuantum "m" bersamaan dengan +2, dan "s" sama dengan -1/2, adalah kunci untuk mencari betul elektron pembeza dalam orbital 3d terakhir.

Oleh itu, elemen yang dicari mempunyai orbital 3d10 penuh, sama seperti lapisan elektronik dalamannya. Kesimpulannya, unsur ini ialah zink metal (Zn).

Walau bagaimanapun, bilangan kuantum elektron pembezaan tidak dapat membezakan antara zink dan tembaga, kerana yang kedua juga mempunyai orbital 3d penuh. Mengapa? Kerana tembaga adalah logam yang tidak mematuhi peraturan untuk mengisi elektron untuk alasan kuantum.

Rujukan

  1. Jim Branson (2013). Peraturan Hund Diambil pada 21 April 2018, dari: quantummechanics.ucsd.edu
  2. Kuliah 27: Peraturan Hund. Diperoleh pada 21 April 2018, dari: ph.qmul.ac.uk
  3. Universiti Purdue. Nombor Kuantum dan Konfigurasi Elektron. Diperoleh pada 21 April 2018, dari: chemed.chem.purdue.edu
  4. Salvat Encyclopedia of Sciences. (1968). Fizik Salvat, S.A. Ediciones Pamplona, ​​kelantangan 12, Sepanyol, ms 314-322.
  5. Walter J. Moore. (1963). Kimia fizikal In zarah dan gelombang. Edisi keempat, Longmans.