Ho letto che la configurazione elettronica delluranio è [Rn] 5f³ 6d¹ 7s². Dato che le subshell riempiono nellordine 5f -> 6d, perché la subshell 5f è riempita solo parzialmente? Perché gli elettroni riempiono parzialmente la subshell 5f e poi procedono a riempire la subshell 6d?
Risposta
Sono sicuro che tu abbia familiarità con le regole per lassegnazione degli orbitali elettronici, le descriverò brevemente qui:
Gli elettroni riempiono gli orbitali in modo da ridurre al minimo lenergia dellatomo. Pertanto, gli elettroni in un atomo riempiono i principali livelli di energia in ordine crescente di energia (gli elettroni si stanno allontanando dal nucleo). Lordine dei livelli riempiti è simile al seguente:
Principio di esclusione di Pauli
Il principio di esclusione di Pauli afferma che due elettroni non possono avere il stessi quattro numeri quantici. I primi tre (n, l e ml) possono essere gli stessi, ma il quarto numero quantico deve essere diverso. Un singolo orbitale può contenere un massimo di due elettroni, che devono avere spin opposti; altrimenti avrebbero gli stessi quattro numeri quantici, il che è proibito.
Regola di Hund “
Quando si assegnano gli elettroni negli orbitali, ogni elettrone riempirà prima tutti gli orbitali con unenergia simile (indicata anche come degenerato) prima di accoppiarsi con un altro elettrone in un orbitale riempito a metà. Gli atomi negli stati fondamentali tendono ad avere come molti elettroni spaiati possibili. Questo spiega il comportamento di Chromium: Z: 24 [Ar] 3d54s1 (notare qui lunico elettrone in 4s orbitale mentre gli orbitali d sono occupati da singoli elettroni di una direzione di spin)
Eccezioni
Sebbene la regola di Aufbau preveda accuratamente la configurazione elettronica della maggior parte degli elementi, ci sono eccezioni notevoli tra i metalli di transizione e gli elementi più pesanti. La ragione per cui si verificano queste eccezioni è che alcuni elementi sono più stabili con meno elettroni in alcune subshell e più elettroni in ot il suo e un esempio notevole è luranio, poiché per acquisire la massima stabilità di solito ha questo stato fondamentale: Uranio: Z: 92 [Rn] 7s2 5f3 6d1
Riferimenti
Commenti
- Ah, quindi luranio è uneccezione a questa regola. Di cosa si tratta in questa specifica configurazione che lo rende così stabile?
- Non è solo uranio, rileggo ho anche menzionato Chromium. Ci sono altri elementi come rame, niobio, palladio, argento, torio ecc. Che si discostano da questa tendenza. Il motivo come descritto è in parte basato sulla combinazione delle regole. Ricorda che in uno stato fondamentale di un elemento la configurazione elettronica ha la sua energia più bassa. Minore è lenergia, maggiore è la stabilità. In alcuni casi questo tipo di stabilità può essere ottenuto solo quando ci sono meno elettroni in una particolare configurazione orbitale, diciamo uranio.