Elektron dizilimi
Elektron dizilimi, bir atomdaki elektronların orbitallere nasıl dağıldığını gösterir. 1s², 2p⁶ ve 3d⁵ gibi ifadeler klasik yörüngeleri değil, kuantum durumlarının doluluğunu belirtir. Sağlam bir yorum orbital kapasitelerini, Pauli ilkesini, Hund kuralını ve çok elektronlu atomların enerji düzenini birlikte kullanır.
Görsel model
Etkileşimli model
Alt kabuklar ve kapasiteleri
s alt kabuğunda bir orbital ve en fazla 2 elektron, p'de üç orbital ve 6 elektron, d'de beş orbital ve 10 elektron, f'de yedi orbital ve 14 elektron bulunabilir. Üst simge, o alt kabuktaki elektron sayısını gösterir.
Örneğin oksijenin temel hâl dizilimi 1s² 2s² 2p⁴'tür. Sekiz elektronun tamamı sayılır ve en yüksek dolu ana kabuk n = 2'dir. Bu gösterim elektronların dairesel yollar üzerinde bulunduğunu söylemez.
Aufbau, Pauli ve Hund
Aufbau yaklaşımı temel hâli enerji sırasına göre kurmak için kullanılan bir modeldir. Ancak orbital sıralaması bütün çok elektronlu sistemin enerjisinden doğar; her atom ve iyon için değişmez tek bir mekanik merdiven gibi düşünülmemelidir.
Pauli dışarlama ilkesine göre iki elektron bir atomda aynı dört kuantum sayısına sahip olamaz; bu nedenle bir orbitalde en fazla zıt spinli iki elektron bulunur. Hund kuralı, eşenerjili orbitallerin eşleşmeden önce tek tek dolmasını tercih eder.
Orbital diyagramı p⁴ durumunu açıklar
İzole atomda üç 2p orbitali aynı alt kabuğa aittir. Oksijenin 2p⁴ durumunda ilk üç elektron ayrı p orbitallerine paralel spinle yerleşir; dördüncü elektron bunlardan birinde eşleşmek zorundadır.
Bu dağılım manyetik davranış için önemlidir: atomik oksijende iki eşleşmemiş p elektronu bulunur. Sayısal dizilim elektron sayısını verirken orbital kutu diyagramı eşleşmeyi görünür kılar.
İyonlar ve geçiş metalleri
Ana grup katyonlarında elektronlar genellikle en dış dolu kabuktan çıkarılır. Na: [Ne]3s¹, bir elektron kaybedince Na⁺: [Ne] olur. Anyon oluşurken elektron, kapasitesi olan uygun düşük enerjili duruma eklenir.
Geçiş metallerinde nötr atomun yazımında 4s, 3d'den önce dolmuş görünse de katyon oluşurken 4s elektronları genellikle önce uzaklaştırılır. Fe = [Ar]3d⁶4s² iken Fe²⁺ = [Ar]3d⁶'dır.
İstisnalar ve deney
Krom ve bakırın temel hâlleri yaklaşık [Ar]3d⁵4s¹ ve [Ar]3d¹⁰4s¹'dir; basit Madelung sırasının mekanik sonucundan saparlar. Açıklama, yakın enerjili düzenlemelerin toplam çok elektronlu enerjisidir; 'yarı dolu kabuk sihri' değildir.
Elektron dizilimleri atomik tayflar, iyonlaşma enerjileri ve fotoelektron spektroskopisiyle sınanır. PES farklı alt kabuklardan elektron koparmak için gereken enerjileri ölçerek gerçek bağlanma enerjilerinin atoma göre değiştiğini gösterir.
Alıştırmalar
Oksijen
O (Z=8) temel hâl elektron dizilimini yazın.
Çözüm: 1s² 2s² 2p⁴; 2p'de iki eşleşmemiş elektron vardır.
Sodyum iyonu
Na = [Ne]3s¹ ise Na⁺ dizilimi nedir?
Çözüm: 3s elektronu uzaklaşır: Na⁺ = [Ne].
Demir(II)
Fe = [Ar]3d⁶4s² ise Fe²⁺ nedir?
Çözüm: İki 4s elektronu çıkarılır: [Ar]3d⁶.