Configurazione elettronica atom -circuiti e modelli

La configurazione elettronica degli elementi chimici è il tracciamento della posizione degli elettroni nei suoi atomi. Gli elettroni possono essere localizzati in conchiglie, sotto-conchiglie e su orbitali. La valenza di un elemento, la sua attività chimica e la capacità di interagire con altre sostanze dipende dalla distribuzione di elettroni.

Regole di partecipazione

Secondo la tradizione consolidata, il numero quantico di atomi è scritto con una certa lettera latina. Lo stato di un numero quantico zero è scritto come s, seguito dalle lettere p, d, f, g, b, e così via, secondo l'ordine delle lettere in alfabeto latino.

Come scrivere la configurazione elettronica

La disposizione degli atomi viene solitamente registrata per quelle particelle di elementi chimici che si trovano nello stato fondamentale. Se l'atomo è eccitato, la voce sarà chiamata la configurazione eccitata. La definizione della configurazione elettronica applicabile in un caso particolare dipende da tre regole che si applicano agli atomi di tutti gli elementi chimici.

Principio di riempimento

La configurazione elettronica di un atomo deve rispettare il principio del riempimento, in base al quale gli elettroni degli atomi riempiono gli orbitali in ordine crescente - dal più basso livello di energia al più alto. Gli orbitali più bassi di qualsiasi atomo vengono sempre riempiti per primi. Quindi gli elettroni riempiono gli orbitali esistenti del secondo livello di energia, quindi l'orbitale s, e solo alla fine, l'orbitale del sottosuolo P.

Sulla lettera, la configurazione elettronica degli elementi chimici viene trasmessa da una formula in cui una combinazione di numeri e lettere corrispondenti alla posizione degli elettroni sono indicati accanto al nome dell'elemento. L'indice superiore indica il numero di elettroni in questi orbitali.

Ad esempio, un atomo di idrogeno ha un singolo elettrone. Secondo il principio del riempimento, questo elettrone si trova sull'orbitale s. Quindi, la configurazione dell'elettrone dell'idrogeno sarà uguale a 1s1.

Principio del divieto di Pauli

La seconda regola per riempire gli orbitali è un caso speciale di una legge più generalizzata, scoperta dal fisico svizzero F. Pauli. Secondo questa regola, in ogni elemento chimico non ci sono coppie di elettroni aventi lo stesso insieme di numeri quantici. Pertanto, in tutti gli orbitali allo stesso tempo non posso essere più di due elettroni, e solo se hanno spin diversi.

Il principio del divieto di Pauli può essere considerato su un esempio specifico. La configurazione elettronica dell'atomo di berillio può essere scritta come 1s ² 2s ² . Quando entra nell'atomo di un quanto di energia, l'atomo passa in uno stato eccitato. Questo può essere scritto così:

1s ² 2s ² (stato normale) + hν → 1s ² 2s ¹ 2p ¹ (stato eccitato).

Se confrontiamo le configurazioni elettroniche del berillio nello stato normale ed eccitato, possiamo vedere che il numero di elettroni non appaiati non è lo stesso per loro. La configurazione elettronica del berillio mostra l'assenza di elettroni spaiati nello stato normale. Dopo aver colpito l'atomo di un quanto di energia, compaiono due elettroni spaiati.

In linea di principio, in qualsiasi elemento chimico, gli elettroni possono trasferirsi agli orbitali con energie più elevate, ma per la chimica interessano solo quelle transizioni che avvengono tra sottolivelli con energie simili.

Questo modello può essere spiegato come segue. La formazione di un legame chimico è sempre accompagnata dal rilascio di energia, perché gli atomi passano in uno stato energeticamente favorevole. Elettroni a vapore su uno livello di energia porta in sé tali costi energetici che sono completamente compensati dopo la formazione di un legame chimico. I costi energetici degli elettroni a vapore di diversi livelli chimici sono così alti legame chimico incapace di compensarli. Se non c'è un partner chimico, l'atomo eccitato rilascia un quanto di energia e ritorna al suo stato normale - gli scienziati chiamano questo processo di rilassamento.

Regola del gund

La configurazione elettronica di un atomo obbedisce alla legge di Gund, secondo la quale il riempimento degli orbitali di una subshell inizia con elettroni che hanno lo stesso spin. Solo dopo che tutti i singoli elettroni occupano gli orbitali stabiliti, vengono caricati con particelle cariche con spin opposto.

La regola di Gund è vivamente confermata dalla configurazione elettronica dell'azoto. L'atomo di azoto ha 7 elettroni. La configurazione elettronica di questo elemento chimico è la seguente: ls22s22p3. Tutti e tre gli elettroni, che si trovano su una subshell 2p, devono essere soli, occupando ciascuno dei tre orbitali 2-p, e tutti gli spin devono essere paralleli a questi.

Queste regole aiutano non solo a comprendere le ragioni della configurazione elettronica degli elementi del sistema periodico, ma anche a capire i processi che avvengono all'interno degli atomi.