Jeg læste, at den elektroniske konfiguration af uran er [Rn] 5f³ 6d¹ 7s². Da subshells udfylder rækkefølgen 5f -> 6d, hvorfor er 5f subshell kun delvist udfyldt? Hvorfor udfylder elektroner 5f subshell delvist og fortsætter derefter med at fylde 6d subshell?
Svar
Jeg er sikker på, at du er bekendt med reglerne for tildeling af elektronorbitaler, jeg vil kort beskrive dem her:
Elektroner fylder orbitaler på en måde for at minimere atomets energi. Derfor fylder elektronerne i et atom de vigtigste energiniveauer i rækkefølge efter stigende energi (elektronerne kommer længere væk fra kernen). Rækkefølgen af udfyldte niveauer ser sådan ud:
Pauli-udelukkelsesprincip
Pauli-udelukkelsesprincippet siger, at ingen to elektroner kan have samme fire kvantetal. De første tre (n, l og ml) kan være ens, men det fjerde kvantetal skal være forskelligt. En enkelt orbital kan maksimalt rumme to elektroner, som skal have modsatrettede spins; ellers ville de have de samme fire kvantetal, hvilket er forbudt.
Hund “s regel
Når man tildeler elektroner i orbitaler, vil hver elektron først udfylde alle orbitaler med lignende energi (også kaldet degenereret) inden parring med en anden elektron i en halvfyldt orbital. Atomer i jordtilstande har tendens til at have som mange uparrede elektroner som muligt. Dette forklarer Chromiums opførsel: Z: 24 [Ar] 3d54s1 (bemærk her den ene elektron i 4s orbital, mens d-orbitalerne er optaget af enkeltelektroner i en centrifugeretning)
Undtagelser
Selvom Aufbau-reglen forudsiger nøjagtigt elektronkonfigurationen af de fleste elementer, er der bemærkelsesværdige undtagelser blandt overgangsmetaller og tungere grunde. Årsagen til, at disse undtagelser forekommer, er, at nogle grundstoffer er mere stabile med færre elektroner i nogle underskaller og flere elektroner i ot hendes og et bemærkelsesværdigt eksempel er uran, for det at opnå maksimal stabilitet har normalt denne grundtilstand: Uran: Z: 92 [Rn] 7s2 5f3 6d1
Referencer
Kommentarer
- Ah så uran er en undtagelse fra denne regel. Hvad er det ved denne specifikke konfiguration, der gør den så stabil?
- Det er ikke kun uran, læs igen, jeg har også nævnt Chrom. Der er andre elementer, f.eks. Kobber, niob, palladium, sølv, thorium osv., Der afviger fra denne tendens. Årsagen som beskrevet er delvis baseret på kombinationen af reglerne. Husk, at i en jordtilstand af et element har elektronkonfigurationen sin laveste energi. Jo lavere energi, jo mere stabilitet. I nogle tilfælde kan denne form for stabilitet kun opnås, når der er færre elektroner i en bestemt orbital, f.eks. Uran-konfiguration.