- Giới thiệu
- Vị trí trong bảng tuần hoàn các nguyên tố
- Vị trí của electron trong các obitan
- Cấu hình điện tử đặc biệt
- Người giới thiệu
Các mức năng lượng trong nguyên tử là cách thức tổ chức các electron trong lớp vỏ điện tử, sự phân bố của chúng trong phân tử hoặc nguyên tử. Các mức năng lượng này được gọi là các obitan.
Tổ chức của các electron trong các cấp độ phân chia lại là thứ cho phép kết hợp hóa học của các nguyên tử khác nhau và cũng xác định vị trí của chúng trong Bảng tuần hoàn các nguyên tố.
Các electron được sắp xếp trong các lớp vỏ điện tử của nguyên tử theo một cách nhất định bởi sự kết hợp của các trạng thái lượng tử. Thời điểm một trong những trạng thái này bị chiếm bởi một điện tử, thì các điện tử khác phải ở trạng thái khác.
Giới thiệu
Mỗi nguyên tố hóa học trong bảng tuần hoàn bao gồm các nguyên tử, lần lượt được tạo thành từ nơtron, proton và electron. Electron là những hạt mang điện tích âm được tìm thấy xung quanh hạt nhân của bất kỳ nguyên tử nào, phân bố trên các obitan của electron.
Các obitan electron là thể tích không gian mà một electron có 95% cơ hội gặp nhau. Có nhiều loại obitan khác nhau, với các hình dạng khác nhau. Có thể định vị tối đa hai electron trong mỗi quỹ đạo. Quỹ đạo đầu tiên của nguyên tử là nơi có xác suất tìm thấy electron lớn nhất.
Các obitan được ký hiệu bằng các chữ cái s, p, d và f, tức là Sharp, Principle, Diffuse và Fund Basic, và chúng kết hợp với nhau khi các nguyên tử liên kết với nhau để tạo thành một phân tử lớn hơn. Trong mỗi lớp vỏ của nguyên tử là những tổ hợp obitan này.
Ví dụ, trong lớp 1 của nguyên tử có các obitan S, trong lớp 2 có các obitan S và P, trong lớp 3 của nguyên tử có các obitan S, P và D và cuối cùng ở lớp 4 của nguyên tử có tất cả các Các obitan S, P, D và F.
Cũng trong các obitan, chúng ta tìm thấy các mức phân chia lại khác nhau, do đó có thể lưu trữ nhiều electron hơn. Các quỹ đạo ở các mức năng lượng khác nhau tương tự nhau, nhưng chiếm các khu vực khác nhau trong không gian.
Quỹ đạo thứ nhất và quỹ đạo thứ hai có đặc điểm giống quỹ đạo S, chúng có các nút hướng tâm, có xác suất thể tích hình cầu lớn hơn, và chỉ có thể chứa hai electron. Tuy nhiên, chúng nằm ở các mức năng lượng khác nhau và do đó chiếm các không gian khác nhau xung quanh hạt nhân.
Vị trí trong bảng tuần hoàn các nguyên tố
Mỗi cấu hình điện tử của các nguyên tố là duy nhất, đó là lý do tại sao chúng xác định vị trí của chúng trong bảng tuần hoàn các nguyên tố. Vị trí này được xác định bởi chu kỳ của mỗi nguyên tố và số hiệu nguyên tử của nó bằng số electron mà nguyên tử của nguyên tố đó có.
Vì vậy, việc sử dụng bảng tuần hoàn để xác định cấu hình electron trong nguyên tử là điều then chốt. Các phần tử được chia thành các nhóm theo cấu hình điện tử của chúng như sau:
Mỗi quỹ đạo được biểu diễn theo các khối cụ thể trong bảng tuần hoàn các nguyên tố. Ví dụ, khối của obitan S là vùng của các kim loại kiềm, nhóm đầu tiên trong bảng và nơi tìm thấy sáu nguyên tố Lithium (Li), Rubidi (Rb), Kali (K), Natri (Na), Francium ( Fr) và Cesium (Cs) và cả hydro (H), không phải là kim loại mà là khí.
Nhóm nguyên tố này có một electron, thường dễ bị mất đi để tạo thành ion mang điện tích dương. Chúng là những kim loại hoạt động mạnh nhất và phản ứng mạnh nhất.
Trong trường hợp này, hydro là một chất khí, nhưng nó nằm trong nhóm 1 của bảng tuần hoàn các nguyên tố vì nó cũng chỉ có một electron. Hiđro có thể tạo thành các ion với một điện tích dương duy nhất, nhưng việc loại bỏ điện tử độc thân của nó đòi hỏi nhiều năng lượng hơn nhiều so với việc loại bỏ các điện tử từ các kim loại kiềm khác. Khi tạo thành hợp chất, hydro thường tạo ra liên kết cộng hóa trị.
Tuy nhiên, dưới áp suất cực cao, hydro biến thành kim loại và hoạt động giống như các nguyên tố còn lại trong nhóm của nó. Ví dụ, điều này xảy ra bên trong lõi của hành tinh Sao Mộc.
Nhóm 2 tương ứng với các kim loại kiềm thổ, vì oxit của chúng có tính chất kiềm. Trong số các nguyên tố của nhóm này, chúng tôi tìm thấy Magie (Mg) và Canxi (Ca). Các quỹ đạo của nó cũng thuộc cấp S.
Các kim loại chuyển tiếp, tương ứng với các nhóm từ 3 đến 12 trong Bảng tuần hoàn, có các obitan loại D.
Các nguyên tố đi từ nhóm 13 đến nhóm 18 trong bảng tương ứng với các obitan P. Và cuối cùng là các nguyên tố được gọi là Lantan và actini có các obitan có tên F.
Vị trí của electron trong các obitan
Các electron được tìm thấy trong các obitan của nguyên tử như một cách để giảm năng lượng. Do đó, nếu chúng tìm cách tăng năng lượng, các electron sẽ lấp đầy các mức quỹ đạo chính, di chuyển ra khỏi hạt nhân của nguyên tử.
Cần phải xem xét rằng các electron có một đặc tính nội tại được gọi là spin. Đây là một khái niệm lượng tử xác định, trong số những thứ khác, spin của electron trong quỹ đạo. Điều cần thiết để xác định vị trí của bạn trong các mức phân chia lại năng lượng.
Các quy tắc xác định vị trí của các electron trong các obitan của nguyên tử như sau:
- Nguyên lý Aufbau: Các electron đi vào các obitan năng lượng thấp nhất trước. Nguyên tắc này dựa trên biểu đồ về mức năng lượng của các nguyên tử nhất định.
- Nguyên tắc loại trừ Pauli: Một quỹ đạo nguyên tử có thể mô tả ít nhất hai điện tử. Điều này có nghĩa là chỉ có hai điện tử có spin điện tử khác nhau mới có thể chiếm một quỹ đạo nguyên tử.
Điều này ngụ ý rằng một quỹ đạo nguyên tử là một trạng thái năng lượng.
- Quy tắc Hund: Khi các electron chiếm giữ các obitan có cùng năng lượng, electron sẽ đi vào các obitan trống trước. Điều này có nghĩa là các điện tử thích quay song song trong các quỹ đạo riêng biệt của các phân mức năng lượng.
Các electron sẽ lấp đầy tất cả các obitan trong các phân tầng trước khi gặp các spin ngược chiều.
Cấu hình điện tử đặc biệt
Ngoài ra còn có các nguyên tử với các trường hợp đặc biệt của đường phân chia lại năng lượng. Khi hai điện tử chiếm cùng một quỹ đạo, không những chúng phải có spin khác nhau (như được chỉ ra bởi nguyên lý Loại trừ Pauli), mà sự liên kết của các điện tử sẽ làm tăng một chút năng lượng.
Trong trường hợp phân chia lại năng lượng, một nửa đầy đủ và một nửa đầy đủ làm giảm năng lượng của nguyên tử. Điều này dẫn đến nguyên tử có độ ổn định cao hơn.
Người giới thiệu
- Cấu hình Electron. Khôi phục từ Wikipedia.com.
- Giới thiệu cấu hình điện tử. Được khôi phục từ chem.libretexts.org.
- Quỹ đạo và Trái phiếu. Được khôi phục từ chem.fsu.edu.
- Bảng tuần hoàn, các nguyên tố nhóm chính. Được khôi phục từ newworldencyclopedia.org.
- Nguyên tắc cấu hình điện. Được khôi phục từ sartep.com.
- Cấu hình điện tử của các phần tử. Được phục hồi từ khoa học.uwaterloo.ca.
- Quay điện tử. Được phục hồi từ hyperphysics.phy-astr.gsu.edu.