Кванттык сандар

Нильс Бордун атомдук моделине ылайык, атомдун протону менен нейтрону ядродо, ал эми электрондор анын тегерегинде. Электрондун так кайда экенин биле албасак да, ал эң көп кездешүүчү аймактар ​​бар, атомдук орбиталдар. Анан кантип ошол орбиталдарды аныктай алабыз? Абдан жөнөкөй, кванттык сандарды колдонуу.

Кванттык сандар деген эмне?

4 кванттык сан бар. Алардын үчөөсү бизге белгилүү бир атомдун электрону кайда жайгашкандыгы жөнүндө маалымат беришет, башкача айтканда, бизге орбитал жөнүндө маалымат беришет. Башка жагынан алганда, төртүнчү кванттык сан бизге электрондун кайда экенин эмес, кантип экенин айтат. Сиз бул жөнүндө азырынча так айта албай жатасызбы? Ал үчүн бар!

• Негизги кванттык сан (n). Бул толтурулган акыркы энергетикалык деңгээл жана орбиталдын чоңдугун, демек ядро ​​менен электрондун ортосундагы аралыкты көрсөтөт. Неге? Абдан оңой. Орбитал канчалык чоң болсо, электрон атомдун ядросунан ошончолук алысыраак болот.
• Азимуталдык же экинчилик кванттык сан (л). Орбиталдын формасын көрсөтүңүз.
• Магниттик кванттык сан (м). Орбиталдын ориентациясын көрсөтөт.
• Кванттык санды айлантуу (лар). Электрон кайсы багытта айланарын айт.

Оңой, туурабы? Келгиле, маанилүү нерсе менен баралы!

Кванттык сандар кантип алынат?

Кванттык сандарды алуу үчүн 2 эле жөнөкөй кадамды аткаруу керек:

1. Электрондук конфигурацияны жазыңыз.
2. Дифференциалдык электрондон кванттык сандарды алыңыз (орбитаны толтурган акыркы).

Электрондук конфигурация

Биз 1 -кадамдан баштайбыз, электрон конфигурациясын жазабыз. Кантип? Муну жасоонун эки жолу бар, келгиле!

Мойлер диаграммасы

Бул ыкма төмөнкү чийме аркылуу орбиталдарды толтуруунун тартибин көрсөтөт:

Бул диаграмма Aufbau принциби менен жөнгө салынат, ал орбиталдардын энергиянын көбөйүү тартибин толтурарын коргойт, башкача айтканда, эң аз энергияга ээ болгон орбитал мурда толот.

Кайсы орбитал көбүрөөк энергияга ээ экенин билүү үчүн n + l операциясын аткарыңыз. Эгерде бул эки башка атом үчүн жасалган операция бир эле санга алып келсе, анда n саны жогору болгон адамдын энергиясы көбүрөөк болот. Башкача айтканда, тең болгон учурда, эң аз n саны бар биринчи толтурулат. Муну мисал менен карап көрөлү:

4p: n + l -> 4 + 1 = 5

5s: n + l -> 5 + 0 = 5

N + l эрежесинде галстук бар болгондуктан, ал 4p мурда толтурат, анткени анын саны аз.

Ядро модели

Бул моделге ылайык электрондук конфигурацияны алуу үчүн сиз мезгилдик таблицаны абдан жакшы билишиңиз керек. Эгерде бизде таблицада элементтин атомдук номери жана позициясы болсо, анда ал бир бөлүк!

Бул ыкма жөнөкөйлөштүрүлгөн ыкма болуп эсептелет, анткени ал электрондук конфигурацияны толук жазуунун кажети жок. Ошентип, биз жогорудагы асыл газ элементинин атын кашааларга жаза алабыз, анан ошол асыл газдан каралып жаткан элементке чейинки жолду. Мисал карап көрөлү:Ошентип, биз траекторияны мезгилдин санын (мезгилдик системанын сабы) жана "зонаны" эске алуу менен жазабыз жана электрондук конфигурация жазылгандан кийин кванттык сандарды чыгарабыз.

Фосфор (P) мурунку асыл газдан, башкача айтканда, Неондон жазылат:

P -> [Ne] 3s²3p³

Албетте, бул ыкма менен этият болуу керек, анткени d жана f зоналары өзгөчө зоналар. Биз саякат жасап жатканда, d зонасына биз периоддун (катардын) санын эмес, периоддун санын минус бирди коебуз. Ошол эле F аймагы менен болот, биз периоддун санын койбойбуз, бирок мезгилдин санын минус эки. Сиз муну бир -эки мисал менен жакшыраак түшүнөсүз:

Nb -> [Kr] 5s¹4d⁴

Ал 5 -мезгилде болсо да, биз d зонасында болгондо, 1ди алып салабыз.

Nd -> [Xe] 6s²4f¹⁴

6 -мезгилде болсо да, биз f зонасында болгондо, 2ди алып салабыз.

Электрондук конфигурацияда өзгөчө учурлар

Электрондук конфигурацияда бир нече өзгөчө аспектилер бар, эгер сиз аларды билбесеңиз, чоң баш фидерлерге алып келиши мүмкүн. Бирок паникага алдырбаңыз! Биз сизге айтабыз!

F аймагы

F зонасы мезгилдик столдун ылдый жагында пайда болот, бирок чындыгында биз ак түстө көргөн боштукка, башкача айтканда, D зонасынын акыркы эки катарынын биринчи жана экинчи элементтеринин ортосунда "камтылган".

Көрдүңбү? Ушул себептен улам, кээде F зонасындагы бир элементтин электрондук конфигурациясын жазуу керек болгондо, мисалы Nd, биз D зонасындагы ошол элементке карата тиешелүү деңгээлдеги D зонасына электрон коюуга туура келет. F аймагына кирерден мурун.

Ce -> [Xe] 6s²5d¹4f¹

6 -топ жана 11 -топ

6 -топ жана 11 -топтогу өткөөл металлдардын акыркы кабыктарында 4 жана 9 электрон бар. Ошондуктан, бир кыйла туруктуу элемент болуу үчүн, орбиталы толкунданып, электронун жоготот, ал кийинки орбитага өтөт, d. Ошентип, s орбиталы электрон менен калат; жана d менен 5, эгерде ал 6 -топтун элементи болсо, же 10 менен, эгерде ал 11 -топтун элементи болсо.

Бул жерде бир мисал:

Ag -> [Kr] 5s²4d⁹

Кыязы, бул күмүштүн электрондук конфигурациясы болмок (Ag). Бирок, орбиталынан бир электрон жоголгон учурда, ал мындай көрүнөт:

Ag -> [Kr] 5s¹4d¹⁰

Бирок, бул эрежеден өзгөчө учурлар бар, мисалы, вольфрам (6 -топ), ал s орбиталында 2 жана d орбиталында 4 электрону менен калат.

Бирок, кабатыр болбоңуз! Эң типтүү адамдар (Cr, Cu, Ag жана Au) бул эрежени карманышат.

Сен аны алдыңбы? Мейли. Бул электрон конфигурациясы жөнүндө билишиңиз керек болгон нерсе. Келгиле, кванттык сандарга кайрылалы!

Кванттык сандарды кантип алууга болот

Кванттык сандарды алуу үчүн, орбиталга 2 электрон туура келгенин эске алып, ар бир орбиталык кабыкка канча электрон туура келерин билишибиз керек.

• Layer s. Анын бир гана орбиталы бар, ошондуктан ал 2 электронду кармай алат.

• Катмар б. Анын 3 орбиталы бар, ошондуктан 6 электрон үчүн орун бар.

• Катмар d. Анын 5 орбиталы бар, андыктан 10 электронго батат.

• Катмар f. Анын 7 орбиталы бар, башкача айтканда 14 электронду кармайт.

Эми ар бир орбиталда 2 электрон бар экенин түшүнгөндөн кийин, сиз Хунддун эрежесин билишиңиз керек. Бул эреже мындай дейт: бир эле деңгээлдеги же кабыктын орбиталдарын толтурууда, мисалы, п кабыгында, электрондор орбиталды бир багытта (оң), андан кийин башка (терс) толтурат. Аны мисал менен көргүңүз келеби?

Эгерде бизде 2р⁴башкача айтканда, 2 электрону бар 4p орбиталы мындай толтурулбайт:

Ал төмөнкүдөй толтурулат:

Сиз түшүнүп жатасызбы? Улуу, сандарды кантип эсептөөнү карап көрөлү:

• Квант саны n. Бул сан электрон конфигурациясынын акыркы деңгээлинин саны менен дал келет. Мисалы, электрондук конфигурация 4с менен бүтсө², негизги кванттык саны 4 болот.
• Квант саны l. Бул сан толтурулган акыркы катмарга жараша болот.
• Катмар s -> l = 0
• Катмар p -> l = 1
• Катмар d -> l = 2
• Катмар f -> l = 3
• Квант саны м. M саны -lдан + lга чейинки ар кандай мааниге ээ болушу мүмкүн, андыктан ал дифференциалдык электрон турган деңгээлге, башкача айтканда s, p, d же f экендигине жараша болот. Бул санды кантип эсептөө бир аз татаалыраак, аны бир нече чиймелер менен карап көрөлү:
• Layer s -> Көрүнүп тургандай, l 0ге барабар, ошондуктан m 0 гана болушу мүмкүн.
• Катмар p -> l 1ге барабар, ошондуктан м -1, 0 же 1 болушу мүмкүн.

• Layer d -> The l 2, ошондуктан m -2, -1, 0, 1 жана 2 болушу мүмкүн.

• Катмар f -> l 3 турат, ошондуктан м -3, -2, -1, 0, 1, 2 жана 3 болушу мүмкүн.

Сиз орбиталдардын кантип толтурулганын билесиз, андыктан m кванттык саны акыркы тартылган электрон турган тешиктин маанисине ээ болот. Бул мисал мурунку эсиңиздеби?:

Бул учурда, м -1 болот, анткени p кабыкта (3 орбиталь), эгерде 4 электрон болсо, акыркы толтурулган биринчи орбиталдын терсине айланат.

• Квант саны с. Кванттык с саны worth жана -½ гана болушу мүмкүн. Эгерде акыркы тартылган электрон оң ​​болсо, башкача айтканда, жебе өйдө болсо, s be болот. Башка жагынан алганда, эгерде орбитаны акыркы толтурган электрон терс болсо, башкача айтканда, жебе ылдый караса, s -½ болот.

Көнүгүүлөр жана мисалдар

Ооба, биз мунун баары көп маалымат экенин билебиз, бирок аны кээ бир мисалдар менен жакшыраак түшүнөсүз. Мына!

мисал 1

Селен (Se) -> Атомдук номер: 34

1. Биз электрон конфигурациясын жазабыз. Биз электрондук конфигурацияны s, p, d жана f орбиталдардын тиешелүүлүгүнө жараша 2, 6, 10 жана 14 электрондору бар экенин эске алып, Моулер диаграммасы боюнча жазып жатабыз. Биз конфигурацияны экспонент катары жазылган электрон санын кошуу менен жазып жатабыз.

1s²2s²2p⁶3s²3p⁶4s²3d¹⁰4p⁴

4p орбиталы толтурулбагандыктан, электрондор 36га чейин кошулгандыктан, биз 4p койбойбуз⁶бирок 4p⁴.

2. Биз кванттык сандарды чыгарабыз. Бул үчүн валенттүүлүккө же дифференциалдык электронго, башкача айтканда, орбиталды толтурган акыркы электронго карайбыз. Бул учурда, биз 4p карап чыгабыз⁴.
   • Негизги кванттык сан. Акыркы толтурулуучу энергетикалык деңгээл 4 болгон.

n = 4

• Экинчи кванттык сан. Толтуруу үчүн акыркы энергетикалык деңгээл p орбиталы болгон.

l = 1

• Магниттик кванттык сан. Эгерде биз электрондорду тартып жаткан болсок, анда эң акыркы толтурулган р кабыктын биринчи орбиталы болот.

m = -1

• Кванттык санды айлантуу. P орбиталын ээлеген акыркы электронунда ылдый жебеси бар.

s = -½

мисал 2

Алтын (Au) -> [Xe] 6s¹4f¹⁴5d¹⁰

• Негизги кванттык сан -> н = 5
• Экинчи кванттык сан -> l = 2
• Магниттик кванттык сан -> m = 2
• Spin кванттык саны -> s = -½

Жана баары ушул! Эми кезек сизде, электрон конфигурациясын жасап, төмөнкү элементтердин кванттык сандарын ала аласызбы?:

Cr(24), Rb(37), Br(35), Lu(71), Au(79)