Transcript Elektronska konfiguracija ppt

KVANTNI BROJEVI
ELEKTRONSKE KONFUGURACIJE I
PERIODIČNOST
Kako su elektroni raspoređeni u atomima?
A) Šta je elektronska konfiguracija
B) TRI PRAVILA ODREĐUJU RASPORED ELEKTRONA
U ATOMIMA
1) Paulijev princip isključivosti – ne mogu postojati dva elektrona u
jednom atomu sa sva četiri ista kvantna broja.
2) Princip popunjavanja: prvo se popunjavaju atomske orbite najniže,
tj. niže energije.
3) Hund‘ovo pravilo – najstabilniji aranžman elektrona u podljsci je
onaj sa najvećim brojem uparenih spinova
Najniža energija je određena sa n+l pravilom, to znači da suma ova dva
kvantna broja određuje najnižu energiju, što je manja ova suma, manja je
energija. Ukoliko su neke dvije sume iste, onda niža vrijednost n određuje
nižu energiju.
n+l
1+0=1
1s
2+0=2
2s
2+1=3
2p
3+0=3
3s
3+1=4
3+2=5
4+0=4
4+1=5
3p
3d
4s
4p
Poredak je:
1s, 2s, 2p, 3s, 3p, 4s,
3d, 4p, 5s, 4d etc.
Dijagonalno pravilo
1s
2s
3s
4s
5s
6s
•
2p
3p
4p
5p
6p
3d
4d 4f
5d 5f
6d 6f
Za određivanje elektronske konfiguracije elementa moguće je
koristiti i periodni sistem elemenata.
II. ELEKTRONSKE KONFIGURACIJE –
OSNOVNO STANJE
Element
1H
2He
3Li
4Be
5B
6C
7N
Elektronska konfiguracija
1s1
1s2
1s22s1
1s22s2
1s22s22p1
1s22s22p2
1s22s22p3
8O
9F
10Ne
11Na
12Mg
13Al
14Si
1s22s22p4
1s22s22p5
1s22s22p6
1s22s22p63s1
1s22s22p63s2
1s22s22p63s23p1
1s22s22p63s23p2
15P
16S
17Cl
18Ar
1s22s22p63s23p3
1s22s22p63s23p4
1s22s22p63s23p5
1s22s22p63s23p6
19K
20Ca
1s22s22p63s23p64s1
1s22s22p63s23p64s2
21Sc
1s22s22p63s23p64s23d1
22Ti
23V
1s22s22p63s23p64s23d2
1s22s22p63s23p64s23d3
24Cr
1s22s22p63s23p64s13d5
25Mn
26Fe
27Co
28Ni
29Cu
1s22s22p63s23p64s23d5
1s22s22p63s23p64s23d6
1s22s22p63s23p64s23d7
1s22s22p63s23p64s23d8
1s22s22p63s23p64s13d10
Dodatni izuzeci su Mo 5s14d5;
Au 6s15d10
30Zn
31Ga
32Ge
33As
34Se
35Br
36Kr
Ag 5s14d10;
1s22s22p63s23p64s23d10
1s22s22p63s23p64s23d104p1
1s2 2s22p63s23p64s23d104p2
1s2 2s22p63s23p64s23d104p3
1s22s22p63s23p64s23d104p4
1s22s22p63s23p64s23d104p5
1s22s22p63s23p64s23d104p6
Elektronska konfiguracija višeelektronskih
atoma (Princip izgradnje)
•
Elektroni nastoje da budu u najnižim energetskim stanjima (orbitalama).
•
Princip izgradnje nas vodi kod popunjavanja orbita:
– Popuni prvo najnižu energiju.
– U svakoj orbitali mogu biti maksimalno dva elektrona suprotnih spinova.
– Degenerisane orbitale (one sa istom energijom) slijede Hundovo pravilo
•
Hundovo pravilo: Ako dvije ili više orbitala imaju istu energiju, popuni svaku orbitalu sa po
jednim elektronom prije nego upariš elektrone.
To jest 1: Odredi elektronsku konfiguraciju vodonika i helijuma:
– H  1s1; 
– He  1s2; 
To jest 2 ; Odredi elektronsku konfiguraciju elemenata drugog reda.
To jest 3: Odredi elektronsku konfiguraciju elemenata iz četvrtog reda.
•
Ukratko: elektronska konfiguracija arsena je [Ar]4s23d104p3.
Orbitalni Dijagrami
1s
2s
2p
Periodni sistem i elektronska konfiguracija
• Elementi u istoj koloni će imati istu elektronsku konfiguraciju
zadnje ljuske.
Anomalne elektronske konfiguracije
• Postoji nekoliko izuzetaka u odnosu na princip izgradnje.
Stabilna konfiguracija:
– Polu-popunjena d podljuska:
• Cr has [Ar]4s13d5;
• Mo has [Kr] 5s14d5
– Popunjena d podljuska:
• Cu has [Ar]4s13d10
• Ag has [Kr]5s14d10.
• Au has [Xe]6s14f145d10
• Izuzeci se dešavaju kod većih elemenata gdje su orbitalne
energije slične.
Razvoj periodnog sistema
• Mendeljejev je razvio periodni sistem tako što je redao
elemente po njihovim hemijskim osobinama.
• Alkalni metali imaju valenciju +1, alkalni metali zemlje + 2
• Nemetali obično imaju negativnu valenciju (1 za halide, 2 za
grupu 6A, itd.)
• Uočena su prazna mjesta gdje treba da se nalaze neki elementi
• Otkrivanje elemenata sa tačnim osobinama.
Periodične osobine
• Zakon periodičnosti = elementi koji su poredani po atomskom
broju imaju fizičke i hemijske osobine koje se mijenjaju
periodično.
• Posmatrajmo slijedeće trendove periodičnosti:
– Poluprečnici atoma
– Energuja jonizacije
– Elektronski afinitet
Orbitale i višeelektronski atomi
• Elektrone privlači nukleus, ali ih odbijaju ostali elektroni u
omotaču.
• Ovo odbijanje od strane drugih elektrona smanjuje privlačenje
od nukleusa za mali iznos pa zato govorimo o “efektivnom
naboju nukleusa”
• Efektivni naboj nukleusa: Čisti naboj nukleusa koji osjeća
elektron nakon zaklanjanja drugim elektronima u atomu .
• Zeff = Zact  Zshield.
Atomic Radius
• Atomski radijusi u stvari
opadaju duž reda u
periodnom sistemu usljed
rasta efektivnog naboja
nukleusa.
• Unutar svake grupe
(vertikalna kolona) atomski
radijusi rastu sa brojem
periode.
Atomski radijusi elemenata
Atomski radijus 2
• Ako je pozitivno valentan, radijus opada dok ako je negativno
valentan radijus raste.
• Kada substance imaju isti broj elektrona (izoelektronik) radijus
će zavisiti od toga koji ima najveći broj protona.
PRIMJER: Odredi koja od slijedećih substanci ima najveći radijus:
P3, S2, Cl, Ar, K+, Ca2+.
Jonizaciona energija
•
Jonizaciona energija, Ei: minimalna energija potrebna da se
elektron pomjeri iz osnovnog stanja M(g) + h  M+ + e.
•
Ei je u vezi sa elektronskom konfiguracijom. Više energije = stabilno
osnovno stanje.
•
Predznak jonizacione energije je uvijek pozitivan, tj. tu energiju treba
dovesti da bi se desila jonizacija.
•
Jonizaciona energija je inverzno proporcionalna sa radijusom i
direktno je u vezi sa Zeff.
Jonizaciona energija
• Izuzeci:
– B, Al, Ga, itd.: njihove jonizacione energije su malo niže od jonizacionih
energija elemenata koji su prije njih u periodi.
• Before ionization ns2np1.
• After ionization is ns2. Higher energy  smaller radius.
– Group 6A elements.
• Before ionization ns2np4.
• After ionization ns2np3 where each p electron in different orbital (Hund’s
rule).
•
Electron-electron repulsion by two electrons in same orbital
increases the energy (lowers EI).
Orbitalni Dijagrami
1s
2s
2p
Periodni sistem i elektronska konfiguracija
• Elementi u istoj koloni će imati istu elektronsku konfiguraciju
zadnje ljuske.
Anomalne elektronske konfiguracije
• Postoji nekoliko izuzetaka u odnosu na princip izgradnje.
Stabilna konfiguracija:
– Polu-popunjena d podljuska:
• Cr has [Ar]4s13d5;
• Mo has [Kr] 5s14d5
– Popunjena d podljuska:
• Cu has [Ar]4s13d10
• Ag has [Kr]5s14d10.
• Au has [Xe]6s14f145d10
• Izuzeci se dešavaju kod većih elemenata gdje su orbitalne
energije slične.
Razvoj periodnog sistema
• Mendeljejev je razvio periodni sistem tako što je redao
elemente po njihovim hemijskim osobinama.
• Alkalni metali imaju valenciju +1, alkalni metali zemlje + 2
• Nemetali obično imaju negativnu valenciju (1 za halide, 2 za
grupu 6A, itd.)
• Uočena su prazna mjesta gdje treba da se nalaze neki elementi
• Otkrivanje elemenata sa tačnim osobinama.
Periodične osobine
• Zakon periodičnosti = elementi koji su poredani po atomskom
broju imaju fizičke i hemijske osobine koje se mijenjaju
periodično.
• Posmatrajmo slijedeće trendove periodičnosti:
– Poluprečnici atoma
– Energuja jonizacije
– Elektronski afinitet
Orbitale i višeelektronski atomi
• Elektrone privlači nukleus, ali ih odbijaju ostali elektroni u
omotaču.
• Ovo odbijanje od strane drugih elektrona smanjuje privlačenje
od nukleusa za mali iznos pa zato govorimo o “efektivnom
naboju nukleusa”
• Efektivni naboj nukleusa: Čisti naboj nukleusa koji osjeća
elektron nakon zaklanjanja drugim elektronima u atomu .
• Zeff = Zact  Zshield.
Atomic Radius
• Atomski radijusi u stvari
opadaju duž reda u
periodnom sistemu usljed
rasta efektivnog naboja
nukleusa.
• Unutar svake grupe
(vertikalna kolona) atomski
radijusi rastu sa brojem
periode.
Atomski radijusi elemenata
Atomski radijus 2
• Ako je pozitivno valentan, radijus opada dok ako je negativno
valentan radijus raste.
• Kada substance imaju isti broj elektrona (izoelektronik) radijus
će zavisiti od toga koji ima najveći broj protona.
PRIMJER: Odredi koja od slijedećih substanci ima najveći radijus:
P3, S2, Cl, Ar, K+, Ca2+.
Jonizaciona energija
•
Jonizaciona energija, Ei: minimalna energija potrebna da se
elektron pomjeri iz osnovnog stanja M(g) + h  M+ + e.
•
Ei je u vezi sa elektronskom konfiguracijom. Više energije = stabilno
osnovno stanje.
•
Predznak jonizacione energije je uvijek pozitivan, tj. tu energiju treba
dovesti da bi se desila jonizacija.
•
Jonizaciona energija je inverzno proporcionalna sa radijusom i
direktno je u vezi sa Zeff.
Jonizaciona energija
• Izuzeci:
– B, Al, Ga, itd.: njihove jonizacione energije su malo niže od jonizacionih
energija elemenata koji su prije njih u periodi.
• Before ionization ns2np1.
• After ionization is ns2. Higher energy  smaller radius.
– Group 6A elements.
• Before ionization ns2np4.
• After ionization ns2np3 where each p electron in different orbital (Hund’s
rule).
•
Electron-electron repulsion by two electrons in same orbital
increases the energy (lowers EI).