תוֹכֶן
דיאגרמות מסלוליות אלקטרוניות ותצורות כתובות מספרות לך אילו אורביטלים ממלאים ואילו מלאים חלקית עבור כל אטום. מספר האלקטרונים של הערך משפיע על תכונותיהם הכימיות, והסדר והמאפיינים הספציפיים של האורביטלים חשובים בפיזיקה, כך שתלמידים רבים נאלצים להתמודד עם היסודות. החדשות הטובות הן שדיאגרמות מסלוליות, תצורות אלקטרונים (הן בצורה קצרה והן בצורה מלאה) ותרשימי נקודות לאלקטרונים הם ממש קלים להבנה ברגע שתפסו כמה יסודות.
TL; DR (יותר מדי זמן; לא קרא)
תצורות אלקטרונים בעלות הפורמט: 1s2 2s2 2p6 . המספר הראשון הוא המספר הקוונטי העיקרי (n) והאות מייצגת את הערך של l (מספר קוונטי של המומנטום הזוויתי; 1 = s, 2 = p, 3 = d ו 4 = f) עבור המסלול, ומספר העל העלולתי מספר אתה כמה אלקטרונים יש במסלול ההוא. דיאגרמות מסלוליות משתמשות באותה פורמט בסיסי, אך במקום מספרים עבור האלקטרונים הם משתמשים בחצים ↑ ו- ↓, כמו גם נותנים לכל מסלול קו משלה, כדי לייצג גם את הספינים של האלקטרונים.
תצורות אלקטרונים
תצורות אלקטרונים מתבטאות באמצעות סימון שנראה כך: 1s2 2s2 2p1. למד את שלושת החלקים העיקריים של סימון זה כדי להבין כיצד הוא עובד. המספר הראשון אומר לך את "רמת האנרגיה", או את המספר הקוונטי העיקרי (n). האות השנייה מציגה את הערך של (l), המספר הקוונטי של המומנטום הזוויתי. עבור l = 1 האות היא s, עבור l = 2 זה p, עבור l = 3 זה d, עבור l = 4 זה f ועבור מספרים גבוהים יותר הוא גדל אלפביתית מנקודה זו.זכור כי האורביטלים מכילים מקסימום שני אלקטרונים, p אורביטלים לכל היותר שש, ד מקסימום 10 ו- f מקסימום 14.
עקרון Aufbau אומר לך שהמעגלים האנרגטיים הנמוכים ביותר מתמלאים תחילה, אך הסדר הספציפי אינו ברצף בצורה שקל לשנן. ראה משאבים לתרשים המציג את סדר המילוי. שימו לב כי לרמת n = 1 יש רק מסלולי שפה, לרמת n = 2 יש רק מסלולי שפה ו- p, ולרמת n = 3 יש רק סיבובי s, p ו- d.
קל לעבוד עם כללים אלה, ולכן הסימון לתצורת סקנדיום הוא:
1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d1
מה שמראה שכל רמות ה- n = 1 ו- n = 2 מלאות, רמת ה- n = 4 החלה, אך מעטפת ה- 3D מכילה רק אלקטרון אחד ואילו יש תפוסה מקסימלית של 10. אלקטרון זה הוא האלקטרון הערכתי.
זהה אלמנט מהציון פשוט על ידי ספירת האלקטרונים ומציאת האלמנט עם מספר אטומי תואם.
תיעוד קצר תצורה
כתיבת כל מסלול בודד עבור אלמנטים כבדים יותר היא מייגעת, כך שפיזיקאים משתמשים לעתים קרובות בסימן קצר. זה עובד על ידי שימוש בגזים האצילים (בעמודה הימנית הקיצונית של הטבלה המחזורית) כנקודת מוצא ולהוספת עליהם את המסלול הסופי. אז לסקנדיום יש אותה תצורה כמו ארגון, למעט אלקטרונים בשני אורביטלים נוספים. צורת התיעוד היא אפוא:
4s2 3d1
מכיוון שהתצורה של ארגון היא:
= 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6
אתה יכול להשתמש בזה עם כל אלמנטים מלבד מימן והליום.
דיאגרמות מסלוליות
דיאגרמות מסלוליות דומות לציון התצורה שהוצג זה עתה, למעט עם ספינים של אלקטרונים שצוינו. השתמש בעקרון ההדרה של פאולי ובכלל Hund כדי לחשב כיצד למלא פגזים. עקרון ההדרה קובע כי אין שני אלקטרונים יכולים לחלוק את אותם ארבעה מספרים קוונטיים, מה שבעצם התוצאה היא זוגות של מצבים המכילים אלקטרונים עם ספינים הפוכים. הכלל של Hund קובע כי התצורה היציבה ביותר היא זו עם המספר הגבוה ביותר האפשרי של ספינים מקבילים. המשמעות היא שכאשר כותבים דיאגרמות מסלוליות לפגזים מלאים באופן חלקי, מלאו את כל האלקטרונים המוליכים-ספין לפני הוספת אלקטרונים ספין-למטה.
דוגמה זו מראה כיצד דיאגרמות מסלוליות עובדות, תוך שימוש בארגון כדוגמה:
3p ↑ ↓ ↑ ↓ ↑ ↓
3s ↑ ↓
2p ↑ ↓ ↑ ↓ ↑ ↓
2s ↑ ↓
1s ↑ ↓
האלקטרונים מיוצגים על ידי החצים, המציינים גם את ספינים שלהם, והציון בצד שמאל הוא סימון תצורת אלקטרונים רגיל. שימו לב שהמעגלים האנרגטיים הגבוהים יותר נמצאים בראש התרשים. לקבלת מעטפת מלאה חלקית, הכלל של Hund מחייב שהם ימלאו בצורה זו (באמצעות חנקן כדוגמה).
2p ↑ ↑ ↑
2s ↑ ↓
1s ↑ ↓
דיאגרמות נקודה
דיאגרמות נקודות שונות מאוד מתרשימי מסלול, אך עדיין קל מאוד להבין אותן. הם מורכבים מהסמל של האלמנט במרכז, מוקף בנקודות המציין את מספר האלקטרונים של הערכיות. לדוגמה, לפחמן יש ארבעה אלקטרונים של valence והסמל C, כך שהוא מיוצג כ:
∙
∙ C ∙
∙
ולחמצן (O) יש שישה, ולכן הוא מיוצג כ:
∙
∙∙ O ∙
∙∙
כאשר אלקטרונים משותפים בין שני אטומים (בקשירה קוולנטית), האטומים חולקים את הנקודה בתרשים באותה צורה. זה הופך את הגישה למועילה מאוד להבנת קשרים כימיים.