Orbitaalskeem, mõistmine ja näited

Orbitaal on aatomituuma ümbritsev piirkond või ala ruumis, millel on suurim tõenäosus elektronide leidmiseks. Orbitaaldiagrammi paigutuses tähistab elektroni ülespoole suunatud nool, mis tähistab elektroni pöörlemisega + ½, või allapoole suunatud, mis tähistab elektroni pöörlemisega -½. Orbitaalide jaotuse tähistamiseks aatomites asetatakse need nooled horisontaalsele joonele, ringi või üldiselt kasti.

Orbitaalseid skeeme kasutatakse kvantarvude, nimelt magnetiliste kvantarvude ja spin-kvantarvude määramise hõlbustamiseks. Kuidas on siis põhikvantarvu ja asimuudikvantarvuga? Mõlemat saab hõlpsasti määrata, lihtsalt vaadates nende elektronide konfiguratsiooni.

Selles artiklis käsitletakse orbitaalskeemi koostamise samme ja reegleid.

Orbitaalskeemi ettevalmistamise etapid 

1. Pange elektronide konfiguratsioon üles vastavalt Aufbau reeglile.

Aufbau reegel ütleb, et elektronide laadimine orbiidil algab madalaimast energiatasemest kõrgemale. S orbitaalidel on madalaim energiatase ja need on vastavalt p, d ja f orbitaalidel kõrgemad. Elektroonide täitumist orbitaalides saab illustreerida järgmise diagrammiga.

aufbau põhimõte

Pildi allikas: mediabelajaronline.blogspot.com

Igas alamkoores on maksimaalne elektronide arv, nimelt: 

  • S-kest sisaldab maksimaalselt 2 elektroni
  • P alamkoor sisaldab maksimaalselt 6 elektroni
  • D alakoor sisaldab maksimaalselt 10 elektroni
  • F alakoor sisaldab maksimaalselt 14 elektroni

Viidates ülaltoodud pildile ja teabele, saame elektronide konfiguratsiooni järjestuse kirjutada järgmiselt: 

1s 2 2s 2 2p6 6 3s 2 3p6 4s 2 3d10 4p6 5s2 4D 10 5p 6 6s2 4f 14 5d 10  .... jne. 

2. Orbitaali tähistatakse ruuduga. S = 1 ruutorbiit, p = 3 ruutorbiit, d = 5 ruutorbiit ja f = 7 ruutorbiit. 

orbitaale tähistatakse kastikujutisega

Allikas: mediabelajaronline.blogspot.com

3. Täitke orbiidikarp elektronidega, mis kuuluvad igale alakoorele, noolega üles või alla. Üks kast on täidetud maksimaalselt 2 elektroniga. Sama energiaga orbitaale esindab üksteise kõrval ruutude rühm. Seevastu erineva energiatasemega orbitaale tähistavad eraldi ruudud. Elektroonide orbitaalide täitmisel tuleb järgida mitmeid reegleid, nimelt: 

A. Pauli keelupõhimõte

Pauli keelu põhimõte ütleb, et:

" Ühelgi aatomi elektronil ei saa olla sama nelja kvantarvu. Samadel orbitaalidel on samad n, l ja m kvantarvud. Ainus erinevus on spinni kvantarv (ud). " 

See tähendab, et iga orbitaal sisaldab maksimaalselt kahte elektrit vastupidises pöörlemissuunas.

B. Hundi reeglid

Sakslane füüsik Friedrich Hund (1927) esitas orbitaalide elektronide täitmise reeglid, nimelt:

"Sama energiaga orbitaal, mille igaüks täidab kõigepealt üks elektron samas suunas (spin), siis siseneb elektron orbitaalidesse vastupidises suunas (spin) ehk teisisõnu erinevasse alamkesta. sama täidetakse iga orbitaal ühe elektroniga noole samas suunas, seejärel täidetakse ülejäänud elektronid partnerelektronina noole vastassuunas ".

Ülaltoodud väite mõistmiseks kaalume järgmist elektrondiagrammi näidet:

hundireeglid

Allikas: mediabelajaronline.blogspot.com

Kui vaatame 3p 4 konfiguratsioonis elemendi S orbiidiskeemi, paigutatakse kolm elektroni kõigepealt ülespoole suunatud noolega, siis ülejäänud 1 elektroni tähistab allanool. Seda tehakse Hundi reegleid järgides.

Nüüd selgitatakse orbitaalskeemide koostamise reegleid. Järgides ülaltoodud reegleid, saate hõlpsalt kirjutada orbitaalskeeme. Kas teil on selle kohta küsimusi? Palun kirjutage oma küsimus kommentaaride veergu. Ja ärge unustage neid teadmisi jagada.