Ich habe gelesen, dass die elektronische Konfiguration von Uran [Rn] 5f³ 6d¹ 7s² ist. Warum ist die 5f-Unterschale nur teilweise gefüllt, da die Unterschalen die Reihenfolge 5f -> 6d ausfüllen? Warum füllen Elektronen die 5f-Unterschale teilweise und füllen dann die 6d-Unterschale aus?
Antwort
Ich bin sicher, dass Sie mit den Regeln für die Zuweisung von Elektronenorbitalen vertraut sind. Ich werde sie hier kurz beschreiben:
Elektronen füllen Orbitale so, dass die Energie des Atoms minimiert wird. Daher füllen die Elektronen in einem Atom die Hauptenergieniveaus in der Reihenfolge zunehmender Energie (die Elektronen werden weiter vom Kern entfernt). Die Reihenfolge der gefüllten Ebenen sieht folgendermaßen aus:
Pauli-Ausschlussprinzip
Das Pauli-Ausschlussprinzip besagt, dass keine zwei Elektronen das haben können gleiche vier Quantenzahlen. Die ersten drei (n, l und ml) mögen gleich sein, aber die vierte Quantenzahl muss unterschiedlich sein. Ein einzelnes Orbital kann maximal zwei Elektronen aufnehmen, die entgegengesetzte Spins haben müssen. Andernfalls hätten sie dieselben vier Quantenzahlen, was verboten ist.
Hunds Regel
Bei der Zuweisung von Elektronen in Orbitalen füllt jedes Elektron zuerst alle Orbitale mit ähnlicher Energie (auch als entartet bezeichnet), bevor es sich mit einem anderen Elektron in einem halb gefüllten Orbital paart. Atome in Grundzuständen haben in der Regel as so viele ungepaarte Elektronen wie möglich. Dies erklärt das Verhalten von Chrom: Z: 24 [Ar] 3d54s1 (beachten Sie hier das eine Elektron im 4s-Orbital, während die d-Orbitale mit einzelnen Elektronen einer Spinrichtung besetzt sind)
Ausnahmen
Obwohl die Aufbau-Regel die Elektronenkonfiguration der meisten Elemente genau vorhersagt, gibt es bemerkenswerte Ausnahmen unter den Übergangsmetallen und schwereren Elementen. Der Grund für diese Ausnahmen ist, dass einige Elemente mit weniger Elektronen in einigen Unterschalen und mehr Elektronen in ot stabiler sind Ihr und ein bemerkenswertes Beispiel ist Uran, denn um maximale Stabilität zu erreichen, hat es normalerweise folgenden Grundzustand: Uran: Z: 92 [Rn] 7s2 5f3 6d1
Referenzen
Kommentare
- Ah, Uran ist eine Ausnahme von dieser Regel. Was macht diese spezielle Konfiguration so stabil?
- Es ist nicht nur Uran, lesen Sie noch einmal, ich habe auch Chrom erwähnt. Es gibt andere Elemente wie Kupfer, Niob, Palladium, Silber, Thorium usw., die von diesem Trend abweichen. Der beschriebene Grund beruht teilweise auf der Kombination der Regeln. Denken Sie daran, dass im Grundzustand eines Elements die Elektronenkonfiguration die niedrigste Energie hat. Je niedriger die Energie, desto stabiler. In einigen Fällen kann diese Art von Stabilität nur erreicht werden, wenn sich in einem bestimmten Orbital weniger Elektronen befinden, beispielsweise eine Urankonfiguration.