Ποια είναι τα υπο-επίπεδα ενέργειας;

Το υπο-επίπεδα ενέργειας στο άτομο είναι η μορφή στην οποία τα ηλεκτρόνια οργανώνονται στα ηλεκτρονικά στρώματα, η κατανομή τους στο μόριο ή το άτομο. Αυτά τα υποεπίπεδα ενέργειας ονομάζονται τροχιακά.

Η οργάνωση των ηλεκτρονίων σε υπο-επίπεδα είναι αυτό που επιτρέπει τους χημικούς συνδυασμούς διαφορετικών ατόμων και επίσης καθορίζει τη θέση τους μέσα στον Περιοδικό Πίνακα Στοιχείων.

Τα ηλεκτρόνια είναι διατεταγμένα στα ηλεκτρονικά στρώματα του ατόμου με έναν ορισμένο τρόπο από ένα συνδυασμό κβαντικών καταστάσεων. Τη στιγμή που μία από αυτές τις καταστάσεις καταλαμβάνεται από ένα ηλεκτρόνιο, τα άλλα ηλεκτρόνια πρέπει να τοποθετηθούν σε διαφορετική κατάσταση.

Εισαγωγή

Κάθε χημικό στοιχείο στον Περιοδικό Πίνακα αποτελείται από άτομα, τα οποία με τη σειρά τους αποτελούνται από νετρόνια, πρωτόνια και ηλεκτρόνια. Τα ηλεκτρόνια είναι αρνητικά φορτισμένα σωματίδια που βρίσκονται γύρω από τον πυρήνα οποιουδήποτε ατόμου, που διανέμονται στα τροχιακά ηλεκτρονίων.

Τα ηλεκτρονικά τροχιακά είναι ο όγκος του χώρου όπου ένα ηλεκτρόνιο έχει 95% πιθανότητα να βρεθεί. Υπάρχουν διαφορετικοί τύποι τροχιακών, με διαφορετικά σχήματα. Σε κάθε τροχιά μπορούν να εντοπιστούν μέχρι και δύο ηλεκτρόνια. Το πρώτο τροχιακό ενός ατόμου είναι εκεί όπου υπάρχει η υψηλότερη πιθανότητα εύρεσης ηλεκτρονίων.

Τα τροχιακά χαρακτηρίζονται με τα γράμματα s, p, d και f, δηλαδή Sharp, Αρχή, διάχυτη και των θεμελιωδών και συνδυάζουν όταν τα άτομα ενώνονται για να σχηματίσουν ένα μεγαλύτερο μόριο. Αυτοί οι συνδυασμοί τροχιακών εντοπίζονται σε κάθε στρώμα του ατόμου.

Για παράδειγμα, στρώμα 1 του τροχιακών άτομο S βρίσκονται στη στρώση 2 εκεί τροχιακά S και Ρ, κατά την άτομο στρώμα 3 τροχιακά εκεί S, Ρ και D και τελικά στο άτομο στρώμα 4 είναι όλα S, P, D και F.

Επίσης στις τροχιές υπάρχουν διαφορετικά υπο-επίπεδα, τα οποία με τη σειρά τους μπορούν να αποθηκεύσουν περισσότερα ηλεκτρόνια. Οι τροχιές σε διαφορετικά επίπεδα ενέργειας είναι παρόμοιες μεταξύ τους, αλλά καταλαμβάνουν διαφορετικές περιοχές στο διάστημα.

Τα πρώτο και δεύτερο τροχιακό τροχιακό έχουν τα ίδια χαρακτηριστικά με μια τροχιακή S έχουν ακτινικές κόμβους, είναι πιο πιθανό δίνει όγκο και μπορεί να αντέξει δύο ηλεκτρόνια. Ωστόσο, βρίσκονται σε διαφορετικά επίπεδα ενέργειας και επομένως καταλαμβάνουν διαφορετικούς χώρους γύρω από τον πυρήνα.

Θέση στον Περιοδικό Πίνακα Στοιχείων

Κάθε μία από τις ηλεκτρονικές διαμορφώσεις των στοιχείων είναι μοναδική, γι 'αυτό καθορίζουν τη θέση τους στον Περιοδικό Πίνακα Στοιχείων. Αυτή η θέση ορίζεται από την περίοδο κάθε στοιχείου και τον ατομικό του αριθμό από τον αριθμό των ηλεκτρονίων που έχει το άτομο του στοιχείου.

Με αυτόν τον τρόπο, η χρήση του περιοδικού πίνακα για τον προσδιορισμό της διαμόρφωσης των ηλεκτρονίων στα άτομα είναι καθοριστική. Τα στοιχεία χωρίζονται σε ομάδες σύμφωνα με τις ηλεκτρονικές τους διαμορφώσεις ως εξής:

Κάθε τροχιά αντιπροσωπεύεται σε συγκεκριμένα μπλοκ μέσα στον Περιοδικό Πίνακα Στοιχείων. Για παράδειγμα, το μπλοκ τροχιακή S είναι η περιοχή των μετάλλων αλκαλίων, η πρώτη ομάδα του πίνακα και οι οποίες είναι έξι λιθίου (Li), ρουβίδιο (Rb), κάλιο (Κ), νάτριο (Na), στοιχεία φράγκιο ( Fr) και το Cesium (Cs) και επίσης το υδρογόνο (H), το οποίο δεν είναι μέταλλο αλλά αέριο.

Αυτή η ομάδα στοιχείων έχει ένα ηλεκτρόνιο, το οποίο συνήθως χάνεται εύκολα για να σχηματίσει ένα θετικά φορτισμένο ιόν. Είναι τα πιο ενεργά μέταλλα και τα πιο δραστικά.

Το υδρογόνο, στην περίπτωση αυτή είναι ένα αέριο, αλλά βρίσκεται στην ομάδα 1 του Περιοδικού Πίνακα Στοιχείων, καθώς έχει επίσης μόνο ένα ηλεκτρόνιο. Το υδρογόνο μπορεί να σχηματίζει ιόντα με ένα μόνο θετικό φορτίο, αλλά η επίτευξη του μόνο του ηλεκτρονίου απαιτεί πολύ περισσότερη ενέργεια από την αφαίρεση των ηλεκτρονίων από τα άλλα αλκαλικά μέταλλα. Όταν σχηματίζονται ενώσεις, το υδρογόνο συνήθως δημιουργεί ομοιοπολικούς δεσμούς.

Ωστόσο, υπό πολύ μεγάλες πιέσεις, το υδρογόνο γίνεται μεταλλικό και συμπεριφέρεται όπως τα υπόλοιπα στοιχεία της ομάδας του. Αυτό συμβαίνει, για παράδειγμα, μέσα στον πυρήνα του πλανήτη Δία.

Η ομάδα 2 αντιστοιχεί σε μέταλλα αλκαλικών γαιών, επειδή τα οξείδια τους έχουν αλκαλικές ιδιότητες. Μεταξύ των στοιχείων αυτής της ομάδας βρίσκουμε μαγνήσιο (Mg) και ασβέστιο (Ca). Τα τροχιακά τους ανήκουν επίσης στο επίπεδο S.

Τα μεταβατικά μέταλλα, τα οποία αντιστοιχούν στις ομάδες 3 έως 12 στον Περιοδικό Πίνακα, έχουν τροχιακά τύπου D.

Τα στοιχεία από την ομάδα 13 έως 18 στον πίνακα αντιστοιχούν σε τροχιακό σ Και τελικά στοιχεία γνωστά λανθανίδες και ακτινίδες έχουν τροχιακές όνομα F.

Θέση του ηλεκτρονίου στις τροχιές

Τα ηλεκτρόνια βρίσκονται στις τροχιές του ατόμου ως τρόπος μείωσης της ενέργειας. Επομένως, αν προσπαθήσετε να αυξήσετε την ενέργεια, τα ηλεκτρόνια θα γεμίσουν τα κύρια τροχιακά επίπεδα, κινούνται μακριά από τον πυρήνα του ατόμου.

Πρέπει να θεωρήσουμε ότι τα ηλεκτρόνια έχουν μια εγγενή ιδιότητα γνωστή ως περιστροφή. Αυτή είναι μια κβαντική έννοια που καθορίζει, μεταξύ άλλων, την περιστροφή του ηλεκτρονίου μέσα στο τροχιακό. Τι είναι απαραίτητο για τον προσδιορισμό της θέσης σας στα υπο-επίπεδα ενέργειας.

Οι κανόνες που καθορίζουν τη θέση των ηλεκτρονίων στα τροχιακά του ατόμου είναι οι εξής:

• Αρχή της Aufbau: Τα ηλεκτρόνια εισέρχονται πρώτα στις τροχιές με χαμηλότερη ενέργεια. Αυτή η αρχή βασίζεται στα διαγράμματα των ενεργειακών επιπέδων ορισμένων ατόμων.

• Αρχή αποκλεισμού Pauli: Ένα ατομικό τροχιακό μπορεί να περιγράψει τουλάχιστον δύο ηλεκτρόνια. Αυτό σημαίνει ότι μόνο δύο ηλεκτρόνια με διαφορετική περιστροφή ηλεκτρονίων μπορούν να καταλάβουν ένα ατομικό τροχιακό.

Αυτό σημαίνει ότι ένα ατομικό τροχιά είναι μια ενεργητική κατάσταση.

• Κανόνας του Hund: Όταν τα ηλεκτρόνια καταλαμβάνουν τροχιακά της ίδιας ενέργειας, τα ηλεκτρόνια θα εισέλθουν πρώτα στα κενά τροχιακά. Αυτό σημαίνει ότι τα ηλεκτρόνια προτιμούν τις παράλληλες περιστροφές σε χωριστά τροχιά των υπο-επιπέδων ενέργειας.

Τα ηλεκτρόνια θα γεμίσουν όλες τις τροχιές στις υποπεριοχές πριν συναντήσουν τις αντίθετες περιστροφές.

Ειδικές ηλεκτρονικές διαμορφώσεις

Υπάρχουν επίσης άτομα με ειδικές περιπτώσεις ενεργειακών επιπέδων. Όταν δύο ηλεκτρόνια καταλαμβάνουν την ίδια τροχιακή, δεν πρέπει να έχει μόνο διαφορετικές περιστροφές (όπως υποδεικνύεται από την αρχή του Pauli), αλλά σύζευξη της ενέργειας των ηλεκτρονίων αυξάνεται ελαφρώς.

Στην περίπτωση επιπέδων ενέργειας, ένα ημι-γεμάτο και ένα πλήρες υπο-επίπεδο μειώνουν την ενέργεια του ατόμου. Αυτό οδηγεί το άτομο να έχει μεγαλύτερη σταθερότητα.

Αναφορές

1. Ηλεκτρονική διαμόρφωση. Ανακτήθηκε από το Wikipedia.com.
2. Εισαγωγή ηλεκτρονικών ρυθμίσεων. Ανακτήθηκε από chem.libretexts.org.
3. Ορχιδέες και ομόλογα. Ανακτήθηκε από το chem.fsu.edu.
4. Περιοδικός πίνακας, στοιχεία της κύριας ομάδας. Ανακτήθηκε από το newworldencyclopedia.org.
5. Αρχές διαμόρφωσης ηλεκτροδίων. Ανάκτηση από sartep.com.
6. Ηλεκτρονική διαμόρφωση στοιχείων. Ανακτήθηκε από το science.uwaterloo.ca.
7. Ηλεκτρονικό σπιν. Ανακτήθηκε από hyperphysics.phy-astr.gsu.edu.