sublevels พลังงานในอะตอมที่มีวิธีการที่อิเล็กตรอนถูกจัดอยู่ในเปลือกหอยอิเล็กทรอนิกส์กระจายของพวกเขาในโมเลกุลหรืออะตอม ระดับพลังงานย่อยเหล่านี้เรียกว่าออร์บิทัล
การจัดเรียงอิเล็กตรอนในระดับย่อยคือสิ่งที่อนุญาตให้มีการรวมกันทางเคมีของอะตอมที่แตกต่างกันและยังกำหนดตำแหน่งของพวกมันในตารางธาตุ
อิเล็กตรอนถูกจัดเรียงในเปลือกอิเล็กทรอนิกส์ของอะตอมในลักษณะหนึ่งโดยการรวมกันของสถานะควอนตัม ขณะที่สถานะหนึ่งในสถานะเหล่านี้ถูกครอบครองโดยอิเล็กตรอนอิเล็กตรอนอีกตัวจะต้องอยู่ในสถานะอื่น
บทนำ
องค์ประกอบทางเคมีแต่ละตัวในตารางธาตุประกอบด้วยอะตอมซึ่งประกอบด้วยนิวตรอนโปรตอนและอิเล็กตรอน อิเล็กตรอนเป็นอนุภาคที่มีประจุลบซึ่งพบรอบนิวเคลียสของอะตอมใด ๆ โดยกระจายอยู่ในวงโคจรของอิเล็กตรอน
วงโคจรของอิเล็กตรอนคือปริมาตรของพื้นที่ที่อิเล็กตรอนมีโอกาส 95% ในการพบกัน มีออร์บิทัลหลายประเภทที่มีรูปร่างแตกต่างกัน สามารถระบุตำแหน่งอิเล็กตรอนได้สูงสุดสองตัวในแต่ละออร์บิทัล ออร์บิทัลแรกของอะตอมคือที่ซึ่งมีความน่าจะเป็นมากที่สุดในการพบอิเล็กตรอน
วงโคจรถูกกำหนดโดยตัวอักษร s, p, d และ f นั่นคือ Sharp, Principle, Diffuse และ Fundamental และจะรวมกันเมื่ออะตอมรวมกันเป็นโมเลกุลที่ใหญ่ขึ้น ในแต่ละเปลือกของอะตอมมีการรวมกันของออร์บิทัล
ตัวอย่างเช่นในชั้นที่ 1 ของอะตอมมีวงโคจร S ในชั้นที่ 2 มีวงโคจร S และ P ภายในชั้น 3 ของอะตอมจะมีวงโคจร S, P และ D และสุดท้ายในชั้นที่ 4 ของอะตอมจะมีวงโคจรทั้งหมด วงโคจร S, P, D และ F
นอกจากนี้ในวงโคจรเราพบระดับย่อยที่แตกต่างกันซึ่งจะสามารถกักเก็บอิเล็กตรอนได้มากขึ้น วงโคจรที่ระดับพลังงานต่างกันมีความคล้ายคลึงกัน แต่ครอบครองพื้นที่ต่างกันในอวกาศ
ออร์บิทัลแรกและออร์บิทัลที่สองมีลักษณะเช่นเดียวกับออร์บิทัล S คือมีโหนดรัศมีมีความเป็นไปได้สูงกว่าที่จะมีปริมาตรทรงกลมและสามารถบรรจุอิเล็กตรอนได้เพียงสองตัวเท่านั้น อย่างไรก็ตามพวกมันอยู่ในระดับพลังงานที่แตกต่างกันดังนั้นจึงครอบครองช่องว่างต่างๆรอบนิวเคลียส
ตำแหน่งบนตารางธาตุ
การกำหนดค่าทางอิเล็กทรอนิกส์ขององค์ประกอบแต่ละอย่างมีความแตกต่างกันนั่นคือเหตุผลที่พวกเขากำหนดตำแหน่งของพวกมันในตารางธาตุ ตำแหน่งนี้ถูกกำหนดโดยคาบของแต่ละองค์ประกอบและเลขอะตอมของมันด้วยจำนวนอิเล็กตรอนที่อะตอมของธาตุมี
ดังนั้นการใช้ตารางธาตุเพื่อกำหนดโครงร่างของอิเล็กตรอนในอะตอมจึงเป็นกุญแจสำคัญ องค์ประกอบแบ่งออกเป็นกลุ่มตามการกำหนดค่าอิเล็กทรอนิกส์ดังนี้:
แต่ละออร์บิทัลจะแสดงในบล็อกเฉพาะภายในตารางธาตุ ตัวอย่างเช่นบล็อกของ S ออร์บิทัลคือบริเวณของโลหะอัลคาไลกลุ่มแรกในตารางและพบธาตุ 6 ชนิดลิเธียม (Li) รูบิเดียม (Rb) โพแทสเซียม (K) โซเดียม (นา) ฟรังเซียม ( Fr) และซีเซียม (Cs) และไฮโดรเจน (H) ซึ่งไม่ใช่โลหะ แต่เป็นก๊าซ
องค์ประกอบกลุ่มนี้มีอิเล็กตรอนซึ่งมักจะสูญเสียไปอย่างง่ายดายเพื่อสร้างไอออนที่มีประจุบวก เป็นโลหะที่มีการใช้งานมากที่สุดและมีปฏิกิริยามากที่สุด
ไฮโดรเจนในกรณีนี้เป็นก๊าซ แต่อยู่ในกลุ่ม 1 ของตารางธาตุเนื่องจากมีอิเล็กตรอนเพียงตัวเดียว ไฮโดรเจนสามารถสร้างไอออนโดยมีประจุบวกเพียงประจุเดียว แต่การดึงอิเล็กตรอนตัวเดียวออกมานั้นต้องใช้พลังงานมากกว่าการกำจัดอิเล็กตรอนออกจากโลหะอัลคาไลอื่น ๆ เมื่อสร้างสารประกอบไฮโดรเจนมักจะสร้างพันธะโควาเลนต์
อย่างไรก็ตามภายใต้แรงกดดันที่สูงมากไฮโดรเจนจะเปลี่ยนเป็นโลหะและมีพฤติกรรมเหมือนองค์ประกอบอื่น ๆ ในกลุ่ม สิ่งนี้เกิดขึ้นเช่นภายในแกนกลางของดาวเคราะห์ดาวพฤหัสบดี
กลุ่มที่ 2 สอดคล้องกับโลหะอัลคาไลน์เอิร์ ธ เนื่องจากออกไซด์มีคุณสมบัติเป็นด่าง ในองค์ประกอบของกลุ่มนี้เราพบแมกนีเซียม (Mg) และแคลเซียม (Ca) วงโคจรของมันยังอยู่ในระดับ S
โลหะทรานซิชันซึ่งสอดคล้องกับกลุ่มที่ 3 ถึง 12 ในตารางธาตุมีออร์บิทัลประเภท D
องค์ประกอบที่ไปจากกลุ่ม 13 ถึง 18 ในตารางสอดคล้องกับ P orbitals และสุดท้ายองค์ประกอบที่เรียกว่าแลนทาไนด์และแอกติไนด์มีออร์บิทัลชื่อ F
ตำแหน่งอิเล็กตรอนในวงโคจร
พบอิเล็กตรอนในออร์บิทัลของอะตอมเพื่อลดพลังงาน ดังนั้นหากพวกเขาต้องการเพิ่มพลังงานอิเล็กตรอนจะเติมเต็มระดับออร์บิทัลหลักโดยเคลื่อนออกจากนิวเคลียสของอะตอม
ต้องพิจารณาว่าอิเล็กตรอนมีคุณสมบัติภายในที่เรียกว่าสปิน นี่คือแนวคิดทางควอนตัมที่กำหนดการหมุนของอิเล็กตรอนภายในวงโคจร สิ่งที่จำเป็นในการกำหนดตำแหน่งของคุณในระดับพลังงานย่อย
กฎที่กำหนดตำแหน่งของอิเล็กตรอนในวงโคจรของอะตอมมีดังนี้:
- หลักการของ Aufbau: อิเล็กตรอนเข้าสู่วงโคจรที่มีพลังงานต่ำที่สุดก่อน หลักการนี้เป็นไปตามแผนภาพระดับพลังงานของอะตอมบางชนิด
- หลักการยกเว้น Pauli: ออร์บิทัลของอะตอมสามารถอธิบายอิเล็กตรอนได้อย่างน้อยสองตัว ซึ่งหมายความว่ามีอิเล็กตรอนเพียงสองตัวที่มีอิเล็กตรอนหมุนต่างกันเท่านั้นที่สามารถครอบครองออร์บิทัลของอะตอมได้
นี่หมายความว่าออร์บิทัลของอะตอมเป็นสถานะพลังงาน
- กฎของฮันด์: เมื่ออิเล็กตรอนครอบครองวงโคจรที่มีพลังงานเท่ากันอิเล็กตรอนจะเข้าสู่วงโคจรว่างก่อน ซึ่งหมายความว่าอิเล็กตรอนชอบการหมุนแบบขนานในวงโคจรที่แยกจากกันของระดับพลังงานย่อย
อิเล็กตรอนจะเติมเต็มวงโคจรทั้งหมดในระดับย่อยก่อนที่จะพบกับสปินตรงกันข้าม
การกำหนดค่าอิเล็กทรอนิกส์พิเศษ
นอกจากนี้ยังมีอะตอมที่มีระดับพลังงานย่อยพิเศษ เมื่ออิเล็กตรอนสองตัวครอบครองออร์บิทัลเดียวกันไม่เพียง แต่จะต้องมีสปินที่แตกต่างกัน (ตามที่ระบุโดยหลักการการยกเว้นของ Pauli) แต่การมีเพศสัมพันธ์ของอิเล็กตรอนจะทำให้พลังงานเพิ่มขึ้นเล็กน้อย
ในกรณีของการย่อยระดับพลังงานการลดระดับพลังงานของอะตอมครึ่งหนึ่งและเต็มเต็มจะลดพลังงานของอะตอม สิ่งนี้ทำให้อะตอมมีเสถียรภาพมากขึ้น
อ้างอิง
- การกำหนดค่าอิเล็กตรอน กู้คืนจาก Wikipedia.com.
- บทนำการกำหนดค่าอิเล็กทรอนิกส์ กู้คืนจาก chem.libretexts.org.
- วงโคจรและพันธบัตร กู้คืนจาก chem.fsu.edu.
- ตารางธาตุองค์ประกอบกลุ่มหลัก. สืบค้นจาก newworldencyclopedia.org.
- หลักการกำหนดค่าไฟฟ้า กู้คืนจาก sartep.com.
- การกำหนดค่าองค์ประกอบทางอิเล็กทรอนิกส์ กู้คืนจาก science.uwaterloo.ca.
- อิเล็กตรอนสปิน กู้คืนจาก hyperphysics.phy-astr.gsu.edu.