Numrat kuantikë

Sipas modelit atomik të Niels Bohr, protonet dhe neutronet e një atomi janë në bërthamë, ndërsa elektronet janë rreth tij. Edhe pse ne nuk mund ta dimë saktësisht se ku është një elektron, ka zona ku ka më shumë gjasa të gjendet, orbitalet atomike. Dhe si mund t'i përcaktojmë ato orbitale? Shumë e thjeshtë, duke përdorur numra kuantikë.

Cilët janë numrat kuantikë?

Ka 4 numra kuantikë. Tre prej tyre na japin informacion se ku është një elektron i një atomi të caktuar, domethënë ata na japin informacion në lidhje me orbitën. Nga ana tjetër, numri i katërt kuantik nuk na tregon se ku është elektroni, por si. Nuk jeni ende shumë të qartë për këtë? Shkoni për të!

• Numri kuantik kryesor (n) Levelshtë niveli i fundit i energjisë që mbushet dhe tregon madhësinë e orbitës dhe për këtë arsye distancën midis bërthamës dhe elektronit. Pse? Shumë e lehtë. Sa më i madh të jetë orbitali, aq më larg elektroni mund të jetë nga bërthama e atomit.
• Numri kuantik azimutal ose sekondar (l) Tregoni formën e orbitës.
• Numri kuantik magnetik (m) Tregon orientimin e orbitës.
• Rrotulloni numrin kuantik (s) Tregoni në cilën anë rrotullohet elektroni.

Lehtë apo jo? Le të shkojmë me gjënë e rëndësishme!

Si rrjedhin numrat kuantikë

Për të marrë numrat kuantikë ju vetëm duhet të ndiqni 2 hapa të thjeshtë:

1. Shkruani konfigurimin e elektroneve.
2. Merrni numrat kuantikë nga elektroni diferencial (i fundit që mbush orbitën).

Konfigurimi elektronik

Ne fillojmë me hapin 1, shkruajmë konfigurimin e elektroneve. Si? Ka dy metoda për ta bërë këtë, le të arrijmë tek ajo!

Diagrami Moeller

Kjo teknikë tregon rendin e mbushjes së orbitaleve përmes vizatimit të mëposhtëm:

Ky diagram udhëhiqet nga parimi Aufbau, i cili mbron që orbitalet mbushin rendin në rritje të energjisë, domethënë orbitalet që kanë më pak energji do të mbushen më herët.

Për të gjetur se cila orbital ka më shumë energji, kryhet operacioni n + l. Nëse ky operacion për dy atome të ndryshëm rezulton në të njëjtin numër, ai numri i të cilit n është më i lartë do të ketë më shumë energji. Me fjalë të tjera, në rast të barazimit, së pari mbushet ai me numrin më të ulët n. Le ta shohim me një shembull:

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

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

Meqenëse ekziston një kravatë në rregullin n + l, ajo mbush 4p më herët sepse numri i saj n është më i ulët.

Model Kernel

Për të marrë konfigurimin elektronik sipas këtij modeli, duhet ta njihni tabelën periodike shumë mirë. Nëse kemi numrin atomik dhe pozicionin e elementit në tabelë, është një copë tortë!

Kjo metodë konsiderohet një metodë e thjeshtuar pasi nuk lejon të shkruani konfigurimin e plotë të elektroneve. Në këtë mënyrë, ne mund të shkruajmë emrin e elementit të gazit fisnik më sipër në kllapa, dhe pastaj rrugën nga ai gaz fisnik në elementin në fjalë. Le të shohim një shembull:Kështu, ne do të shkruajmë trajektoren duke marrë parasysh numrin e periudhës (rreshti i tabelës periodike) dhe "zonën" dhe, pasi të jetë shkruar konfigurimi elektronik, do të nxjerrim numrat kuantikë.

Fosfori (P) do të shkruhet nga gazi fisnik i mëparshëm, domethënë Neoni:

P -> [Ne] 3s²3p³

Sigurisht, duhet të jeni të kujdesshëm me këtë metodë, pasi zonat d dhe f janë zona të veçanta. Ndërsa bëjmë udhëtimin, në zonën d nuk do të vendosim numrin e periudhës (rreshtit), por numrin e periudhës minus një. E njëjta gjë ndodh me zonën F, ne nuk do të vendosim numrin e periudhës, por numrin e periudhës minus dy. Do ta kuptoni më mirë me disa shembuj:

Nb -> [Kr] 5s¹4d⁴

Edhe pse është në periudhën 5, kur jemi në zonën d, zbresim 1.

Nd -> [Xe] 6s²4f¹⁴

Edhe pse është në periudhën 6, kur jemi në zonën f, zbresim 2.

Përjashtimet në konfigurimin elektronik

Konfigurimi i elektroneve ka disa aspekte të veçanta që, nëse nuk jeni në dijeni të tyre, mund të çojnë në ushqyes të mëdhenj të kokës. Por mos përhap panik! Ne do t'ju tregojmë!

Zona F

Zona F shfaqet në fund të tabelës periodike, por në fakt është "e ngulitur" në hendekun që shohim me ngjyrë të bardhë, domethënë midis elementeve të parë dhe të dytë të dy rreshtave të fundit të zonës D.

E shihni? Prandaj, ndonjëherë, kur duhet të shkruajmë konfigurimin elektronik të një elementi në zonën F, për shembull, Nd, ne do të duhet të vendosim një elektron në zonën D të nivelit përkatës në lidhje me atë element në zonën D që është para hyrjes zona F.

Ce -> [Xe] 6s²5d¹4f¹

Grupi 6 dhe Grupi 11

Grupet 6 dhe grupi 11 metalet kalimtare kanë 4 dhe 9 elektrone në guaskat e tyre të fundit, respektivisht. Prandaj, për të qenë një element më i qëndrueshëm, orbitali s ngacmohet dhe humbet një elektron, i cili kalon në orbitën tjetër, d. Në këtë mënyrë, orbita s do të lihet me një elektron; dhe d me 5, nëse është një element i grupit 6, ose me 10, nëse është një element i grupit 11.

Këtu është një shembull:

Ag -> [Kr] 5s²4d⁹

Me sa duket, ky do të ishte konfigurimi elektronik i argjendit (Ag). Sidoqoftë, duke humbur një elektron nga orbitali s, duket kështu:

Ag -> [Kr] 5s¹4d¹⁰

Sidoqoftë, ka përjashtime nga ky rregull, të tilla si Tungsten (grupi 6), i cili ka mbetur me 2 elektrone në orbitalin s dhe 4 në orbitalin d.

Por mos u shqetësoni! Ato më tipike (Cr, Cu, Ag dhe Au) e ndjekin këtë rregull.

E kupton? Mirë pra. Kjo është gjithçka që duhet të dini për konfigurimin e elektroneve. Le të shkojmë te numrat kuantikë!

Si të merrni numrat kuantikë

Për të marrë numrat kuantikë, duhet të dimë sa elektrone futen në secilën guaskë orbitale, duke marrë parasysh se 2 elektrone përshtaten në një orbital.

• Shtresa sMe Ajo ka vetëm një orbital, kështu që mund të përshtatet me 2 elektrone.

• Shtresa fMe Ka 3 orbitale, kështu që ka vend për 6 elektrone.

• Shtresa dMe Ka 5 orbitale, kështu që mund të përshtatet me 10 elektrone.

• Shtresa fMe Ka 7 orbitale, domethënë mban 14 elektrone.

Tani që e kuptuat se ka 2 elektrone në secilën orbital, duhet të njihni rregullin e Hundit. Ky rregull thotë se kur mbushni orbitale të së njëjtës nën -nivel ose guaskë, për shembull, guaska p, elektronet mbushin orbitën në një drejtim (pozitiv) dhe pastaj në tjetrin (negativ). A doni ta shihni atë me një shembull?

Nëse kemi 2p⁴, domethënë, orbitalet 2p me 4 elektrone, nuk do të mbushen kështu:

Do të mbushet kështu:

Po e merr? E shkëlqyeshme, le të shohim se si të llogarisim numrat:

• Numri kuantik n. Ky numër përkon me numrin e nivelit të fundit të konfigurimit të elektroneve. Për shembull, nëse konfigurimi i elektroneve përfundon në 4s², numri kuantik kryesor do të jetë 4.
• Numri kuantik l. Ky numër varet nga shtresa e fundit që është mbushur.
• Shtresa s -> l = 0
• Shtresa p -> l = 1
• Shtresa d -> l = 2
• Shtresa f -> l = 3
• Numri kuantik m. Numri m mund të jetë çdo vlerë midis -l dhe + l, kështu që do të varet nga nën -niveli në të cilin ndodhet elektroni diferencial, domethënë, nëse është s, p, d ose f. Si të llogarisni këtë numër është pak më e komplikuar, le ta shohim me disa vizatime:
• Shtresa s -> Siç kemi parë, l vlen 0, kështu që m mund të jetë vetëm 0.
• Shtresa p -> L vlen 1, kështu që m mund të jetë -1, 0 ose 1.

• Shtresa d -> L është 2, kështu që m mund të jetë -2, -1, 0, 1 dhe 2.

• Shtresa f -> l vlen 3, kështu që m mund të jetë -3, -2, -1, 0, 1, 2 dhe 3.

Ju tashmë e dini se si mbushen orbitalet, kështu që numri kuantik m do të ketë vlerën e vrimës ku është elektroni i tërhequr i fundit. A ju kujtohet ky shembull i mëparshëm?:

Në këtë rast, m do të jetë -1, pasi në guaskën p (3 orbitale), nëse ka 4 elektrone, i fundit që do të mbushet do të ishte negativi i orbitës së parë.

• Numri kuantik sMe Numri kuantik s mund të ketë vlerë vetëm ½ dhe -½. Nëse elektroni i fundit i tërhequr është pozitiv, domethënë shigjeta është lart, s do të jetë. Nga ana tjetër, nëse elektroni i fundit që ka mbushur orbitën është negativ, domethënë me shigjetën drejtuar poshtë, s do të jetë -½.

Ushtrime dhe shembuj

Po, ne tashmë e dimë që e gjithë kjo është shumë informacion, por ju do ta kuptoni më mirë me disa shembuj. Ja ku po shkojme!

Shembull 1

Seleni (Se) -> Numri atomik: 34

1. Ne shkruajmë konfigurimin e elektroneve. Ne po shkruajmë konfigurimin e elektroneve sipas diagramit Moeller, duke marrë parasysh se orbitalet s, p, d dhe f kanë përkatësisht 2, 6, 10 dhe 14 elektrone. Ne po shkruajmë konfigurimin duke shtuar numrin e elektroneve, i cili është shkruar si një eksponent.

1s²2s²2p⁶3s²3p⁶4s²3d¹⁰4p⁴

Meqenëse orbitali 4p nuk mbushet, pasi elektronet do të shtoheshin deri në 36, ne nuk vendosim 4p⁶por 4p⁴.

2. Ne nxjerrim numrat kuantikë. Për ta bërë këtë, ne shikojmë valencën ose elektronin diferencial, domethënë elektronin e fundit që ka mbushur orbitën. Në këtë rast, ne do të shikojmë në 4p⁴.
   • Numri kuantik kryesor. Niveli i fundit i energjisë për të mbushur ishte 4.

n = 4

• Numri kuantik sekondar. Nën -niveli i fundit i energjisë për të mbushur ishte orbitali p.

l = 1

• Numri kuantik magnetik. Nëse po tërheqim elektronet, e fundit për të mbushur do të jetë orbita e parë e guaskës p.

m = -1

• Rrotulloni numrin kuantik. Elektroni i fundit që zë orbitalin p ka shigjetën poshtë.

s = -½

Shembull 2

Ari (Au) -> [Xe] 6s¹4f¹⁴5d¹⁰

• Numri kuantik kryesor -> n = 5
• Numri kuantik sekondar -> l = 2
• Numri kuantik magnetik -> m = 2
• Rrotulloni numrin kuantik -> s = -½

Dhe kjo eshte e gjitha! Tani është radha juaj, a mund të bëni konfigurimin e elektroneve dhe të merrni numrat kuantikë të elementeve të mëposhtëm?:

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