Czytałem, że elektroniczna konfiguracja uranu to [Rn] 5f³ 6d¹ 7s². Biorąc pod uwagę, że podpowłoki wypełniają kolejność 5f -> 6d, dlaczego podpowłoka 5f jest wypełniona tylko częściowo? Dlaczego elektrony częściowo wypełniają podpowłokę 5f, a następnie wypełniają podpowłokę 6d?
Odpowiedź
Jestem pewien, że znasz zasady przypisywania orbitali elektronowych, opiszę je tutaj pokrótce:
Elektrony wypełniają orbitale w sposób minimalizujący energię atomu. Dlatego elektrony w atomie wypełniają główne poziomy energii w kolejności rosnącej energii (elektrony oddalają się od jądra). Kolejność wypełniania poziomów wygląda następująco:
Zasada wykluczenia Pauliego
Zasada wykluczenia Pauliego stwierdza, że żadne dwa elektrony nie mogą mieć te same cztery liczby kwantowe. Pierwsze trzy (n, l i ml) mogą być takie same, ale czwarta liczba kwantowa musi być inna. Pojedynczy orbital może pomieścić maksymalnie dwa elektrony, które muszą mieć przeciwne spiny; w przeciwnym razie miałyby te same cztery liczby kwantowe, co jest zabronione.
Zasada Hunda
Podczas przypisywania elektronów do orbitali, każdy elektron najpierw wypełni wszystkie orbitale podobną energią (nazywaną również zdegenerowaną), zanim połączy się z innym elektronem na orbitalu wypełnionym do połowy. Atomy w stanach podstawowych mają zwykle jak najwięcej niesparowanych elektronów. To wyjaśnia zachowanie Chromu: Z: 24 [Ar] 3d54s1 (zwróć uwagę na jeden elektron na orbicie 4s, podczas gdy orbitale d są zajęte przez pojedyncze elektrony o jednym kierunku spinu)
Wyjątki
Chociaż reguła Aufbau dokładnie przewiduje konfigurację elektronową większości pierwiastków, istnieją godne uwagi wyjątki wśród metali przejściowych i cięższych pierwiastków. Powodem tych wyjątków jest to, że niektóre pierwiastki są bardziej stabilne z mniejszą liczbą elektronów w niektórych podpowłokach i większą liczbą elektronów w ot jej, a godnym uwagi przykładem jest uran, ponieważ aby uzyskać maksymalną stabilność, zwykle ma ten stan podstawowy: Uran: Z: 92 [Rn] 7s2 5f3 6d1
Odnośniki
Komentarze
- Ach, więc uran jest wyjątkiem od tej reguły. Co takiego jest w tej konkretnej konfiguracji, która sprawia, że jest tak stabilny?
- To nie tylko uran, przeczytaj jeszcze raz Wspomniałem też o Chromie. Istnieją inne pierwiastki, na przykład miedź, niob, pallad, srebro, tor itp., Które odbiegają od tego trendu. Opisany powód jest częściowo oparty na połączeniu reguł. Pamiętaj, że w stanie podstawowym elementu konfiguracja elektronów ma najniższą energię. Im niższa energia, tym większa stabilność. W niektórych przypadkach ten rodzaj stabilności można uzyskać tylko wtedy, gdy na danej orbicie jest mniej elektronów, powiedzmy, że konfiguracja uranu.