Tiede

Elektronikonfiguraatio — Orbitaalit ja kapasiteetti

Yksinkertainen täyttöjärjestys 1s, 2s, 2p, 3s, 3p, 4s, 3d ja niin edelleen toimii hyvin ensimmäisenä mallina. Madelungin n+l-sääntö auttaa järjestyksen muistamisessa, mutta todelliset orbitaalien energiat riippuvat elektronien määrästä, varjostuksesta ja elektronien keskinäisestä vuorovaikutuksesta. Siksi järjestystä ei pidä tulkita muuttumattomaksi energiportaikoksi.

Orbitaalit ja kapasiteetti

Yksinkertainen täyttöjärjestys 1s, 2s, 2p, 3s, 3p, 4s, 3d ja niin edelleen toimii hyvin ensimmäisenä mallina. Madelungin n+l-sääntö auttaa järjestyksen muistamisessa, mutta todelliset orbitaalien energiat riippuvat elektronien määrästä, varjostuksesta ja elektronien keskinäisestä vuorovaikutuksesta. Siksi järjestystä ei pidä tulkita muuttumattomaksi energiportaikoksi.

Paulin kieltosääntö

Neutraaleissa kaliumin ja kalsiumin kaltaisissa atomeissa 4s täyttyy ennen 3d:tä. Kun 3d alkaa täyttyä siirtymämetalleissa, orbitaalien suhteelliset energiat muuttuvat. Kationia muodostettaessa 4s-elektronit poistuvat yleensä ennen 3d-elektroneja. Täyttymisjärjestys ja ionisaatiojärjestys ovat siis eri kysymyksiä.

Hundin sääntö

Kromin perustila kirjoitetaan [Ar]3d⁵4s¹ ja kuparin [Ar]3d¹⁰4s¹. Näitä ei kannata selittää vain lauseella 'puolitäysi tai täysi d-kuori on vakaa'. Todellinen syy on useiden lähellä toisiaan olevien energiatekijöiden yhteistulos: elektronien välinen repulsio, vaihtoenergia, orbitaalien säteittäinen rakenne ja niiden muuttuvat energiat.

Aufbau-periaate käytännössä

Ionisaatioenergiat, fotoelektronispektroskopia ja magneettiset mittaukset antavat tietoa elektronien sitoutumisesta ja parittomien elektronien määrästä. Siksi elektronikonfiguraatio ei ole vain symbolinen merkintä, vaan malli, jonka ennusteita voidaan verrata havaintoihin.

Elektronikonfiguraatio1s² → 2s² → 2p⁶ → 3s² …

Orbitaalit ja kapasiteetti

Kirjoita hapen (Z=8) perustilan elektronikonfiguraatio ja kerro, kuinka monta paritonta elektronia sillä on.

Neutraaleissa kaliumin ja kalsiumin kaltaisissa atomeissa 4s täyttyy ennen 3d:tä. Kun 3d alkaa täyttyä siirtymämetalleissa, orbitaalien suhteelliset energiat muuttuvat. Kationia muodostettaessa 4s-elektronit poistuvat yleensä ennen 3d-elektroneja. Täyttymisjärjestys ja ionisaatiojärjestys ovat siis eri kysymyksiä.