Nambari za idadi

Kulingana na mtindo wa atomiki wa Niels Bohr, protoni na nyutroni za atomi ziko kwenye kiini, wakati elektroni ziko karibu nayo. Ingawa hatuwezi kujua haswa elektroni iko wapi, kuna maeneo ambayo inaweza kupatikana, obiti za atomiki. Na tunawezaje kuamua hizo obiti? Rahisi sana, kwa kutumia nambari za idadi.

Nambari za quantum ni zipi?

Kuna idadi 4 za idadi. Tatu kati yao hutupa habari juu ya wapi elektroni ya atomi fulani iko, ambayo ni, hutupatia habari juu ya orbital. Kwa upande mwingine, nambari ya nambari ya nambari haituambie elektroni iko wapi, lakini jinsi gani. Je! Bado haueleweki kabisa juu ya hili? Nenda kwa hilo!

• Nambari kuu ya idadi (n). Ni kiwango cha mwisho cha nishati kujaza na kuonyesha saizi ya orbital na kwa hivyo umbali kati ya kiini na elektroni. Kwa nini? Rahisi sana. Ukubwa wa orbital, zaidi elektroni inaweza kutoka kwa kiini cha atomi.
• Nambari ya idadi ya Azimuthal au sekondari (l). Onyesha sura ya orbital.
• Nambari ya sumaku ya sumaku (m). Inaonyesha mwelekeo wa orbital.
• Spin idadi quantum (s). Eleza ni njia ipi elektroni inayozunguka.

Rahisi sawa? Wacha tuende na jambo muhimu!

Nambari za idadi hutolewaje

Ili kupata nambari za nambari lazima ufuate hatua 2 rahisi:

1. Andika usanidi wa elektroni.
2. Pata nambari za idadi kutoka kwa elektroni tofauti (ile ya mwisho inayojaza orbital).

Usanidi wa elektroniki

Tunaanza na hatua ya 1, andika usanidi wa elektroni. Vipi? Kuna njia mbili za kuifanya, wacha tuifikie!

Mchoro wa Moeller

Mbinu hii inaonyesha mpangilio wa kujaza obiti kupitia mchoro ufuatao:

Mchoro huu unasimamiwa na kanuni ya Aufbau, ambayo inatetea kwamba obiti hujaza kuongezeka kwa mpangilio wa nishati, ambayo ni, orbital ambayo ina nguvu ndogo itajazwa mapema.

Ili kujua ni orbital gani inayo nguvu zaidi, operesheni n + l inafanywa. Ikiwa operesheni hii ya atomi mbili tofauti itasababisha nambari ile ile, yule ambaye n ina juu atakuwa na nguvu zaidi. Kwa maneno mengine, ikiwa kuna tai, iliyo na nambari ya chini kabisa imejazwa kwanza. Wacha tuione na mfano:

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

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

Kwa kuwa kuna tie katika sheria ya n + l, inajaza 4p mapema kwa sababu nambari yake ni ya chini.

Mfano wa Kernel

Ili kupata usanidi wa elektroniki kufuata mtindo huu lazima ujue meza ya upimaji vizuri. Ikiwa tuna idadi ya atomiki na nafasi ya kipengee kwenye jedwali, ni kipande cha keki!

Njia hii inachukuliwa kuwa njia rahisi kwani inaruhusu kutolazimika kuandika usanidi kamili wa elektroni. Kwa njia hii, tunaweza kuandika jina la kipengee bora cha gesi hapo juu kwenye mabano, na kisha njia kutoka kwa gesi hiyo nzuri hadi kwenye kitu kinachohusika. Wacha tuone mfano:Kwa hivyo, tutaandika trajectory kuzingatia idadi ya kipindi (safu ya jedwali la upimaji) na "ukanda" na, mara tu usanidi wa elektroniki umeandikwa, tutatoa nambari za idadi.

Fosforasi (P) itaandikwa kutoka kwa gesi nzuri iliyotangulia, ambayo ni Neon:

P -> [Ne] 3s²3p³

Kwa kweli, lazima uwe mwangalifu na njia hii, kwani maeneo ya d na f ni maeneo maalum. Tunapofanya safari, katika eneo d hatuwezi kuweka idadi ya kipindi (safu), lakini nambari ya kipindi ukiondoa moja. Vivyo hivyo hufanyika na eneo F, hatutaweka idadi ya kipindi hicho, lakini idadi ya kipindi hicho itachukua mbili. Utaielewa vizuri na mifano kadhaa:

Nb -> [Kr] 5s¹4d⁴

Ingawa iko katika kipindi cha 5, tunapokuwa katika eneo d, tunatoa 1.

Nd -> [Xe] 6s²4f¹⁴

Ingawa iko katika kipindi cha 6, tunapokuwa katika eneo f, tunatoa 2.

Isipokuwa katika usanidi wa elektroniki

Usanidi wa elektroni una mambo kadhaa maalum ambayo, ikiwa haujui, inaweza kusababisha vipaji vikuu vikubwa. Lakini usieneze hofu! Tutakuambia!

Eneo la F

Eneo la F linaonekana chini ya jedwali la upimaji, lakini kwa kweli "limepachikwa" katika pengo ambalo tunaona nyeupe, ambayo ni kati ya vitu vya kwanza na vya pili vya safu mbili za mwisho za ukanda D.

Unaiona? Kwa hivyo, wakati mwingine, wakati tunalazimika kuandika usanidi wa kielektroniki wa kipengee katika eneo F, kwa mfano, Nd, tutalazimika kuweka elektroni katika eneo D la kiwango kinacholingana tukirejelea kitu hicho katika eneo D ambalo ni kabla ya kuingia eneo F.

Ce -> [Xe] 6s²5d¹4f¹

Kikundi cha 6 na Kikundi cha 11

Kikundi cha 6 na kikundi cha 11 cha metali za mpito zina elektroni 4 na 9 kwenye ganda lao la mwisho, mtawaliwa. Kwa hivyo, kuwa kitu thabiti zaidi, orbital s inasisimua na inapoteza elektroni, ambayo hupita kwa orbital inayofuata, d. Kwa njia hii, orbital s itabaki na elektroni; na d na 5, ikiwa ni sehemu ya kikundi cha 6, au na 10, ikiwa ni sehemu ya kikundi cha 11.

Hapa kuna mfano:

Ag -> [Kr] 5s²4d⁹

Inavyoonekana, hii itakuwa muundo wa elektroni wa fedha (Ag). Walakini, kupoteza elektroni kutoka kwa orbital s, inaonekana kama hii:

Ag -> [Kr] 5s¹4d¹⁰

Walakini, kuna tofauti kwa sheria hii, kama vile Tungsten (kikundi cha 6), ambacho kimesalia na elektroni 2 kwenye s orbital na 4 katika d orbital.

Lakini usijali! Wale wa kawaida (Cr, Cu, Ag na Au) hufuata sheria hii.

Je! Unapata? Vizuri. Hiyo ndiyo yote unayohitaji kujua juu ya usanidi wa elektroni. Wacha tuende kwa nambari za idadi!

Jinsi ya kupata nambari za idadi

Ili kupata nambari za idadi, lazima tujue ni elektroni ngapi zinafaa katika kila ganda la orbital, kwa kuzingatia kwamba elektroni 2 zinafaa kwenye orbital.

• Safu s. Inayo orbital moja tu, kwa hivyo inaweza kutoshea elektroni 2.

• Safu uk. Inayo obiti 3, kwa hivyo kuna nafasi ya elektroni 6.

• Tabaka d. Inayo obiti 5, kwa hivyo inaweza kutoshea elektroni 10.

• Safu f. Ina obiti 7, ambayo ni, inashikilia elektroni 14.

Sasa kwa kuwa unaelewa kuwa kuna elektroni 2 katika kila orbital, unapaswa kujua sheria ya Hund. Sheria hii inasema kwamba wakati wa kujaza obiti za sublevel sawa au ganda, kwa mfano, ganda la p, elektroni hujaza orbital kwa mwelekeo mmoja (chanya) na kwa nyingine (hasi). Je! Unataka kuiona na mfano?

Ikiwa tuna 2p⁴, ambayo ni, orbital 2p na elektroni 4, haitajaza kama hii:

Itajaza hivi:

Je! Unapata? Kubwa, wacha tuone jinsi ya kuhesabu nambari:

• Nambari ya n. Nambari hii inafanana na idadi ya kiwango cha mwisho cha usanidi wa elektroni. Kwa mfano, ikiwa usanidi wa elektroni utaisha kwa 4s², nambari kuu ya idadi itakuwa 4.
• Nambari ya l. Nambari hii inategemea safu ya mwisho iliyojazwa.
• Safu s -> l = 0
• Safu p -> l = 1
• Safu d -> l = 2
• Safu f -> l = 3
• Nambari ya m. Nambari m inaweza kuwa thamani yoyote kati ya -l hadi + l, kwa hivyo itategemea sehemu ndogo ambayo elektroni tofauti, ambayo ni, ikiwa ni s, p, d au f. Jinsi ya kuhesabu nambari hii ni ngumu zaidi, wacha tuione na michoro kadhaa:
• Safu s -> Kama tulivyoona, l ina thamani ya 0, kwa hivyo m inaweza tu kuwa na thamani 0.
• Safu p -> L ina thamani ya 1, kwa hivyo m inaweza kuwa -1, 0 au 1.

• Safu d -> L ni 2, kwa hivyo m inaweza kuwa -2, -1, 0, 1 na 2.

• Safu f -> l ina thamani ya 3, kwa hivyo m inaweza kuwa -3, -2, -1, 0, 1, 2 na 3.

Tayari unajua jinsi obiti zinajazwa, kwa hivyo idadi ya m itakuwa na thamani ya shimo ambapo elektroni ya mwisho iliyochorwa iko. Je! Unakumbuka mfano huu kutoka hapo awali?

Katika kesi hii, m itakuwa -1, kwani kwenye ganda la p (obiti 3), ikiwa kuna elektroni 4, ya mwisho kujaza itakuwa hasi ya orbital ya kwanza.

• Nambari ya s. Idadi ya idadi inaweza tu kuwa na thamani ya ½ na -½. Ikiwa elektroni ya mwisho iliyochorwa ni chanya, ambayo ni kwamba, mshale uko juu, s itakuwa ½. Kwa upande mwingine, ikiwa elektroni ya mwisho iliyojaza orbital ni hasi, ambayo ni kwamba, na mshale ukielekeza chini, s itakuwa -½.

Mazoezi na mifano

Ndio, tayari tunajua kuwa hii yote ni habari nyingi, lakini utaelewa vizuri na mifano kadhaa. Twende sasa!

Mfano wa 1

Selenium (Se) -> Nambari ya atomiki: 34

1. Tunaandika usanidi wa elektroni. Tunaandika usanidi wa elektroni kulingana na mchoro wa Moeller, kwa kuzingatia kwamba s, p, d na f obiti zina elektroni 2, 6, 10 na 14 mtawaliwa. Tunaandika usanidi kwa kuongeza idadi ya elektroni, ambayo imeandikwa kama kiboreshaji.

1s²2s²2p⁶3s²3p⁶4s²3d¹⁰4p⁴

Kwa kuwa orbital ya 4p haijajaza, kwani elektroni zingeongeza hadi 36, hatuweke 4p⁶lakini 4p⁴.

2. Tunachukua nambari za idadi. Ili kufanya hivyo, tunaangalia valence au elektroni tofauti, ambayo ni elektroni ya mwisho ambayo imejaza orbital. Katika kesi hii, tutaangalia 4p⁴.
   • Nambari kuu ya idadi. Ngazi ya mwisho ya kujaza ilikuwa 4.

n = 4

• Nambari ya upimaji wa sekondari. Njia ndogo ya mwisho ya kujaza ilikuwa orbital p.

l = 1

• Nambari ya sumaku ya sumaku. Ikiwa tunachora elektroni, ya mwisho kujaza itakuwa orbital ya kwanza ya ganda la p.

m = -1

• Spin idadi quantum. Elektroni ya mwisho kuchukua orbital ya p ina mshale chini.

s = -½

Mfano wa 2

Dhahabu (Au) -> [Xe] 6s¹4f¹⁴5d¹⁰

• Nambari kuu ya idadi -> n = 5
• Nambari ya upimaji wa sekondari -> l = 2
• Nambari ya sumaku ya sumaku -> m = 2
• Spin idadi ya idadi -> s = -½

Na hiyo tu! Sasa ni zamu yako, je! Unaweza kufanya usanidi wa elektroni na kupata idadi ya vitu vifuatavyo?

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