Kuantum sayıları

Niels Bohr'un atom modeline göre, bir atomun protonları ve nötronları çekirdeğin içinde, elektronlar ise onun etrafındadır. Bir elektronun tam olarak nerede olduğunu bilmesek de, bulunma olasılığının en yüksek olduğu alanlar, atomik orbitaller vardır. Ve bu yörüngeleri nasıl belirleyebiliriz? Kuantum sayıları kullanarak çok basit.

Kuantum sayıları

Kuantum sayıları nelerdir?

4 tane kuantum sayısı vardır. Üçü bize belirli bir atomun elektronunun nerede olduğu hakkında bilgi verir, yani yörünge hakkında bize bilgi verir. Öte yandan dördüncü kuantum sayısı bize elektronun nerede olduğunu değil nasıl olduğunu söyler. Bu konuda hala çok net değil misiniz? Göreyim seni!

  • Ana kuantum sayısı (n). Doldurulacak son enerji seviyesidir ve yörüngenin boyutunu ve dolayısıyla çekirdek ile elektron arasındaki mesafeyi gösterir. Niye ya? Çok kolay. Yörünge ne kadar büyük olursa, elektron atomun çekirdeğinden o kadar uzak olabilir.
  • Azimutal veya ikincil kuantum sayısı (l). Yörüngenin şeklini belirtin.
  • Manyetik kuantum sayısı (m). Yörüngenin yönünü gösterir.
  • Spin kuantum sayısı (s). Elektronun hangi yöne döndüğünü söyleyin.

Kolay değil mi? Gelelim önemli olana!

Kuantum sayıları nasıl türetilir?

Kuantum sayılarını elde etmek için 2 basit adımı uygulamanız yeterlidir:

  1. Elektron konfigürasyonunu yazın.
  2. Diferansiyel elektrondan (yörüngeyi dolduran sonuncusu) kuantum sayılarını alın.

Elektronik konfigürasyon

Adım 1 ile başlıyoruz, elektron konfigürasyonunu yazıyoruz. Nasıl? Bunu yapmanın iki yöntemi var, hadi başlayalım!

Moeller diyagramı

Bu teknik, yörüngelerin doldurulma sırasını aşağıdaki çizim yoluyla gösterir:

moeller diyagramı

Bu diyagram, yörüngelerin artan enerji düzeninde doldurulduğunu, yani en az enerjiye sahip yörüngenin daha erken doldurulacağını savunan Aufbau ilkesi tarafından yönetilir.

Hangi yörüngenin daha fazla enerjiye sahip olduğunu bulmak için n + l işlemini yapın. İki farklı atom için bu işlem aynı sayıyı verirse, n sayısı daha büyük olanın enerjisi daha fazla olacaktır. Başka bir deyişle, eşitlik durumunda, en küçük n sayısına sahip olan ilk önce doldurulur. Bir örnekle görelim:

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

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

n + l kuralında eşitlik olduğu için n sayısı küçük olduğundan 4p'yi daha erken doldurur.

Çekirdek Modeli

Bu modeli takip eden elektronik konfigürasyonu elde etmek için periyodik tabloyu çok iyi bilmelisiniz. Tablodaki elementin atom numarasına ve konumuna sahipsek, bu çok kolay!

çekirdek modeli

Bu yöntem, tam elektron konfigürasyonunun yazılmasına gerek kalmamasına izin verdiği için basitleştirilmiş bir yöntem olarak kabul edilir. Bu şekilde parantez içinde yukarıdaki soy gaz elementinin adını ve ardından o soy gazdan söz konusu elemente giden yolu yazabiliriz. Bir örnek görelim:Böylece, periyot sayısını (periyodik tablonun satırı) ve "bölgeyi" dikkate alarak yörüngeyi yazacağız ve elektronik konfigürasyon yazıldıktan sonra kuantum sayılarını çıkaracağız.

Fosfor (P), önceki soy gazdan, yani Neon'dan yazılacaktır:

P -> [Ne] 3s23p3

Elbette d ve f bölgeleri özel bölgeler olduğu için bu yöntemde dikkatli olmalısınız. Yolculuğu yaparken, d bölgesine periyot (sıra) sayısını değil, periyot sayısını eksi bir olarak koyacağız. Aynısı F alanı için de geçerlidir, periyot sayısını değil periyot sayısını eksi iki olarak koyacağız. Birkaç örnekle daha iyi anlayacaksınız:

Not -> [Kr] 5s14d4

5. periyotta olmasına rağmen, d bölgesindeyken 1 çıkarıyoruz.

Nd -> [Xe] 6s24f14

6. periyotta olmasına rağmen f bölgesindeyken 2 çıkarıyoruz.

Elektronik konfigürasyondaki istisnalar

Elektron konfigürasyonunun birkaç özel yönü vardır, bunların farkında değilseniz, büyük kafa besleyicilere neden olabilirsiniz. Ama panik yaymayın! Size söyleyeceğiz!

F bölgesi

F Bölgesi periyodik tablonun altında görünür, ancak aslında beyaz olarak gördüğümüz boşluğa, yani D bölgesinin son iki satırının birinci ve ikinci elemanları arasına "gömülüdür".

f bölgesi

Görüyor musun? Bu nedenle, bazen, F bölgesinde, örneğin Nd'de bir elementin elektronik konfigürasyonunu yazmamız gerektiğinde, D bölgesindeki o elemente referansla ilgili seviyenin D bölgesine bir elektron koymak zorunda kalacağız. F bölgesine girmeden önce.

Ce -> [Xe] 6s25d14f1

Grup 6 ve Grup 11

Grup 6 ve grup 11 geçiş metallerinin son kabuklarında sırasıyla 4 ve 9 elektron bulunur. Bu nedenle, daha kararlı bir element olmak için, s orbitali uyarılır ve bir sonraki orbital olan d'ye geçen bir elektron kaybeder. Bu şekilde, s orbitalinde bir elektron bırakılacaktır; ve d, grup 5'nın bir öğesiyse 6 ile veya grup 10'in bir öğesiyse 11 ile.

İşte bir örnek:

Ag -> [Kr] 5s24d9

Görünüşe göre, bu gümüşün (Ag) elektron konfigürasyonu olacaktır. Bununla birlikte, s orbitalinden bir elektron kaybetmek şöyle görünür:

Ag -> [Kr] 5s14d10

Bununla birlikte, bu kuralın, s orbitalinde 6 elektron ve d orbitalinde 2 elektronla bırakılan Tungsten (grup 4) gibi istisnaları vardır.

Ama merak etmeyin, en tipik olanları (Cr, Cu, Ag ve Au) bu kuralı takip eder.

anladın mı İyi. Elektron konfigürasyonu hakkında bilmeniz gereken tek şey bu. Kuantum sayıları için gidelim!

Kuantum sayıları nasıl elde edilir

Kuantum sayılarını elde etmek için, bir yörüngeye 2 elektronun sığdığını hesaba katarak, her yörünge kabuğuna kaç elektronun sığdığını bilmeliyiz.

  • Katmanlar. Sadece bir yörüngesi vardır, bu nedenle 2 elektron sığabilir.

pelerin

  • Katman p. 3 yörüngesi vardır, bu nedenle 6 elektron için yer vardır.

katman p

  • Katman d. 5 yörüngesi vardır, bu yüzden 10 elektron sığabilir.

katman d

  • Katman f. 7 yörüngesi vardır, yani 14 elektron tutabilir.

katman f

Artık her yörüngede 2 elektron olduğunu anladığınıza göre, Hund kuralını bilmelisiniz. Bu kural, aynı alt seviyenin veya kabuğun yörüngelerini, örneğin p kabuğunu doldururken, elektronların yörüngeyi bir yönde (pozitif) ve sonra diğerinde (negatif) doldurduğunu söyler. Bir örnekle görmek ister misiniz?

2p'miz varsa4, yani 2 elektronlu 4p orbitali şu şekilde dolmayacaktır:

örnekler kuantum sayıları 1

Bu şekilde dolduracaktır:

örnekler kuantum sayıları 2

Anlıyor musun? Harika, sayıları nasıl hesaplayacağımızı görelim:

  • Kuantum numarası Bu sayı, elektron konfigürasyonunun son seviyesinin numarası ile çakışmaktadır. Örneğin, elektron konfigürasyonu 4s ile biterse2, asıl kuantum sayısı 4 olacaktır.
  • Kuantum numarası l. Bu sayı, doldurulan son katmana bağlıdır.
  • Katman s -> l = 0
  • Katman p -> l = 1
  • Katman d -> l = 2
  • Katman f -> l = 3
  • Kuantum numarası m. m sayısı -l ila +l arasında herhangi bir değer olabilir, bu nedenle diferansiyel elektronun bulunduğu alt seviyeye, yani s, p, d veya f olmasına bağlı olacaktır. Bu sayının nasıl hesaplanacağı biraz daha karmaşıktır, birkaç çizimle görelim:
  • Katman s -> Gördüğümüz gibi, l 0 değerindedir, yani m sadece 0 değerinde olabilir.
  • Katman p -> l 1 değerindedir, yani m -1, 0 veya 1 olabilir.

örnekler kuantum sayıları 3

  • Katman d -> l 2'dir, yani m -2, -1, 0, 1 ve 2 olabilir.

örnekler kuantum sayıları 4

  • Katman f -> L değeri 3'tür, yani m -3, -2, -1, 0, 1, 2 ve 3 olabilir.

örnekler kuantum sayıları 5

Yörüngelerin nasıl doldurulduğunu zaten biliyorsunuz, bu nedenle kuantum sayısı m, son çekilen elektronun bulunduğu deliğin değerine sahip olacaktır. Bu örneği daha önce hatırlıyor musunuz?:

örnekler kuantum sayıları 6

Bu durumda, m -1 olacaktır, çünkü p kabuğunda (3 orbital), 4 elektron varsa, doldurulan sonuncusu ilk orbitalin negatifi olacaktır.

  • Kuantum sayıları. Kuantum sayısı s yalnızca ½ ve -½ değerinde olabilir. Son çekilen elektron pozitif ise yani ok yukarı ise s ½ olacaktır. Öte yandan, yörüngeyi dolduran son elektron negatifse, yani ok aşağıyı gösteriyorsa, s -½ olacaktır.

Alıştırmalar ve örnekler

Evet, tüm bunların çok fazla bilgi olduğunu zaten biliyoruz, ancak bazı örneklerle daha iyi anlayacaksınız. İşte başlıyoruz!

Örnek 1

Selenyum (Se) -> Atom numarası: 34

  1. Elektron konfigürasyonunu yazıyoruz. Elektron konfigürasyonunu s, p, d ve f orbitallerinin sırasıyla 2, 6, 10 ve 14 elektrona sahip olduğunu dikkate alarak Moeller diyagramına göre yazıyoruz. Üs olarak yazılan elektron sayısını ekleyerek konfigürasyonu yazıyoruz.

1s22s22p63s23p64s23d104p4

4p orbitali dolmadığı için elektronların toplamı 36 olacağı için 4p koymuyoruz.6ama 4p4.

  1. Kuantum sayılarını çıkarıyoruz. Bunu yapmak için değerlik veya diferansiyel elektrona, yani yörüngeyi dolduran son elektrona bakarız. Bu durumda 4p'ye bakacağız.4.
    • Ana kuantum sayısı. Doldurulacak son enerji seviyesi 4 idi.

n = 4

  • İkincil kuantum sayısı. Doldurulacak son enerji alt seviyesi p orbitaliydi.

l = 1

  • Manyetik kuantum sayısı. Elektronları çiziyorsak, en son doldurulan p kabuğunun ilk yörüngesi olacaktır.

örnekler kuantum sayıları 7

m = -1

  • Spin kuantum sayısı. p orbitalini işgal eden son elektron aşağı oka sahiptir.

s = -½

Örnek 2

Altın (Au) -> [Xe] 6s14f145d10

  • Baş kuantum sayısı -> n = 5
  • İkincil kuantum sayısı -> l = 2
  • Manyetik kuantum sayısı -> m = 2
  • Spin kuantum sayısı -> s = -½

Ve hepsi bu! Şimdi sıra sizde, elektron konfigürasyonunu yapıp aşağıdaki elementlerin kuantum sayılarını alabilir misiniz?:

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

Yorum yapın