Πώς να καταλάβεις την ηλεκτρονική διάταξη των ατόμων
Η ηλεκτρονική διάταξη ενός ατόμου είναι ένας τρόπος περιγραφής του πώς τα ηλεκτρόνια του είναι διατεταγμένα σε διαφορετικά επίπεδα και υποεπίπεδα ενέργειας γύρω από τον πυρήνα. Η ηλεκτρονική διάταξη ενός ατόμου καθορίζει πολλές από τις φυσικές και χημικές ιδιότητες του, όπως πώς αντιδρά με άλλα άτομα, πώς διαχειρίζεται την ηλεκτρική ροή και πώς συμπεριφέρεται σε ένα μαγνητικό πεδίο.
Τι είναι ένα Ηλεκτρόνιο;
Ένα ηλεκτρόνιο είναι ένα υποατομικό σωματίδιο με αρνητική φορτία που περιστρέφεται γύρω από τον πυρήνα ενός ατόμου. Ο πυρήνας αποτελείται από θετικά φορτισμένα πρωτόνια και ουδέτερα νετρόνια. Το πλήθος των πρωτονίων στον πυρήνα καθορίζει τον ατομικό αριθμό ενός στοιχείου, και το πλήθος των ηλεκτρονίων σε ένα ουδέτερο άτομο είναι ίσο με το πλήθος των πρωτονίων.
Τα ηλεκτρόνια έχουν πολύ μικρή μάζα σε σύγκριση με τα πρωτόνια και τα νετρόνια, και κινούνται πολύ γρήγορα στις περιστροφές τους. Οι περιστροφές δεν είναι κυκλικές διαδρομές, αλλά περιοχές χώρου όπου είναι πιο πιθανό να βρεθούν τα ηλεκτρόνια. Αυτές οι περιοχές ονομάζονται όρβιταλ ή υποσελίδες, και έχουν διαφορετικά σχήματα και μεγέθη ανάλογα με το επίπεδο ενέργειας τους.
Τι είναι ένα Επίπεδο Ενέργειας;
Ένα επίπεδο ενέργειας είναι ένα κύριο σελίδιο ή όρβιτ που περιέχει ένα ή περισσότερα υποσελίδια ή όρβιταλ. Το επίπεδο ενέργειας ενός όρβιταλ καθορίζεται από την απόστασή του από τον πυρήνα: όσο πιο κοντά είναι, τόσο χαμηλότερη είναι η ενέργειά του; όσο πιο μακριά είναι, τόσο υψηλότερη είναι η ενέργειά του.
Τα επίπεδα ενέργειας αριθμούνται από 1 έως 7, ξεκινώντας από το πιο κοντινό στον πυρήνα. Το πρώτο επίπεδο ενέργειας μπορεί να περιέχει έως 2 ηλεκτρόνια, το δεύτερο έως 8, το τρίτο έως 18, και ούτω καθεξής. Η συντομογραφία για τον υπολογισμό του μέγιστου αριθμού ηλεκτρονίων σε ένα επίπεδο ενέργειας είναι 2n^2, όπου n είναι ο αριθμός του επιπέδου ενέργειας.
Τι είναι ένα Υποσελίδιο;
Ένα υποσελίδιο είναι μια υποδιαίρεση ενός επιπέδου ενέργειας που περιέχει ένα ή περισσότερα όρβιτα με το ίδιο σχήμα και ενέργεια. Τα υποσελίδια ονομάζονται με γράμματα: s, p, d, f, g, κλπ., αντιστοιχώς σε κβαντικούς αριθμούς όρβιτ 0, 1, 2, 3, 4, κλπ. Ο αριθμός των υποσελίδιων σε ένα επίπεδο ενέργειας είναι ίσος με τον αριθμό του επιπέδου ενέργειας: για παράδειγμα, το πρώτο επίπεδο ενέργειας έχει ένα υποσελίδιο (s), το δεύτερο δύο (s και p), το τρίτο τρία (s, p, και d), και ούτω καθεξής.
Ο μέγιστος αριθμός ηλεκτρονίων που μπορεί να φιλοξενηθεί σε ένα υποσελίδιο δίνεται από τη συντομογραφία 2(2l + 1), όπου l είναι ο κβαντικός αριθμός όρβιτ. Για παράδειγμα, το υποσελίδιο s μπορεί να φιλοξενήσει έως 2 ηλεκτρόνια, το υποσελίδιο p έως 6, το υποσελίδιο d έως 10, και το υποσελίδιο f έως 14.
Τι είναι ένα Όρβιταλ;
Ένα όρβιταλ είναι μια περιοχή χώρου μέσα σε ένα υποσελίδιο όπου ένα ηλεκτρόνιο μπορεί να βρεθεί με μια συγκεκριμένη πιθανότητα. Το σχήμα και το μέγεθος ενός όρβιταλ εξαρτάται από το επίπεδο ενέργειας και το υποσελίδιο: για παράδειγμα, τα όρβιτα s είναι σφαιρικά, τα όρβιτα p είναι σε σχήμα διπλής καμπής, τα όρβιτα d είναι σε σχήμα τρελλικού ή πολύπλοκα, και τα όρβιτα f είναι ακόμη πιο πολύπλοκα.
Κάθε όρβιτα μπορεί να φιλοξενήσει έως 2 ηλεκτρόνια με αντίθετες περιστροφές: ένα που περιστρέφεται με την κατευθυνση του ρολογιού και ένα που περιστρέφεται αντίθετα. Η περιστροφή είναι μια άλλη ιδιότητα των ηλεκτρονίων που επηρεάζει τη μαγνητική συμπεριφορά τους.
Πώς γράφεται η Ηλεκτρονική Διάταξη ενός Ατόμου;
Η ηλεκτρονική διάταξη ενός ατόμου γράφεται κατατάσσοντας όλα τα κατειλημμένα υποσελίδια με τον αριθμό των ηλεκτρονίων τους σε δείκτη. Για παράδειγμα, η ηλεκτρονική διάταξη του υδρογόνου (H) με ένα ηλεκτρόνιο είναι 1s^1; η ηλεκτρονική διάταξη του ηλίου (He) με δύο ηλεκτρόνια είναι 1s^2; η ηλεκτρονική διάταξη του λιθίου (Li) με τρία ηλεκτρόνια είναι 1s^2 2s^1; και ούτω καθεξής.
Η σειρά με την οποία τα υποσελίδια γεμίζονται ακολουθεί μια κανόνα που ονομάζεται αρχή Aufbau ή αρχή κατασκευής: τα ηλεκτρόνια καταλαμβάνουν πρώτα τα όρβιτα με τη χαμηλότερη ενέργεια πριν προχωρήσουν σε όρβιτα με υψηλότερη ενέργεια.
Πώς Εφαρμόζεται η Αρχή Aufbau;
Για να γράψουμε την ηλεκτρονική διάταξη ενός ατόμου χρησιμοποιώντας την αρχή Aufbau, χρειάζεται να ακολουθήσουμε αυτά τα βήματα:
Ξεκινήστε με το όρβιτ με τη χαμηλότερη ενέργεια, το 1s όρβιτ, και γεμίστε το με έως δύο ηλεκτρόνια.
Μεταβείτε στο επόμενο όρβιτ με τη χαμηλότερη ενέργεια, το 2s όρβιτ, και γεμίστε το με έως δύο ηλεκτρόνια.
Μεταβείτε στο επόμενο όρβιτ με τη χαμηλότερη ενέργεια, το 2p όρβιτ, και γεμίστε το με έως έξι ηλεκτρόνια.
Συνεχίστε αυτή
