HVAD ER ENERGIENIVEAUER, OG HVORDAN ER DE REPRÆSENTERET? - VIDENSKAB - 2025

De underniveauer af energi i atomet er den måde, hvorpå elektronerne er organiseret i de elektroniske skaller, deres fordeling i molekylet eller atom. Disse energieniveauer kaldes orbitaler.

Organiseringen af ​​elektroner i subniveauer er det, der tillader de kemiske kombinationer af forskellige atomer og også definerer deres placering inden for det periodiske element.

Elektroner er arrangeret i atomets elektroniske skaller på en bestemt måde ved hjælp af en kombination af kvantetilstander. I det øjeblik en af ​​disse tilstande er optaget af et elektron, skal de andre elektroner være i en anden tilstand.

Introduktion

Hvert kemisk element i den periodiske tabel består af atomer, der igen består af neutroner, protoner og elektroner. Elektroner er negativt ladede partikler, der findes omkring kernen i et hvilket som helst atom, der er fordelt i elektronernes orbitaler.

Elektron orbitaler er rumfanget, hvor en elektron har en 95% chance for at mødes. Der er forskellige typer orbitaler med forskellige former. Højst to elektroner kan findes i hver orbital. Den første orbitale i et atom er hvor der er størst sandsynlighed for at finde elektroner.

Orbitalerne betegnes med bogstaverne s, p, d og f, det vil sige Sharp, Principle, Diffuse og Fundamental, og de kombineres, når atomer samles for at danne et større molekyle. I hver skal af atomet er disse kombinationer af orbitaler.

For eksempel er der i lag 1 af atomet S orbitaler, i lag 2 er der S og P orbitaler, inden i lag 3 af atomet er der S, P og D orbitaler, og til sidst i lag 4 af atomet er der alle S, P, D og F orbitaler.

Også i orbitalerne finder vi forskellige underniveauer, som igen kan opbevare flere elektroner. Orbitaler på forskellige energiniveauer ligner hinanden, men optager forskellige områder i rummet.

Den første orbitale og den anden orbitale har de samme egenskaber som en S-orbital, de har radiale knudepunkter, har en større sandsynlighed for sfærisk volumen og kan kun indeholde to elektroner. De er imidlertid placeret på forskellige energiniveauer og optager således forskellige rum omkring kernen.

Placering på den periodiske tabel med elementer

Hver af de elektroniske konfigurationer af elementerne er unikke, hvorfor de bestemmer deres placering i den periodiske tabel med elementer. Denne position defineres af perioden for hvert element og dets atomnummer ved antallet af elektroner, som elementets atom har.

Brug af den periodiske tabel til at bestemme konfigurationen af ​​elektroner i atomer er således nøglen. Elementerne er opdelt i grupper i henhold til deres elektroniske konfigurationer som følger:

Hver orbital er repræsenteret i specifikke blokke i den periodiske tabel med elementer. F.eks. Er S-orbitalsblokken regionen af ​​alkalimetaller, den første gruppe i tabellen, og hvor seks elementer findes Lithium (Li), Rubidium (Rb), Kalium (K), Sodium (Na), Francium (Fr) og Cesium (Cs) og også brint (H), som ikke er et metal, men en gas.

Denne gruppe af elementer har et elektron, som ofte let går tabt for at danne en positivt ladet ion. De er de mest aktive metaller og de mest reaktive.

Hydrogen er i dette tilfælde en gas, men det er inden for gruppe 1 i den periodiske tabel med elementer, da det også kun har et elektron. Brint kan danne ioner med en enkelt positiv ladning, men at trække dets elektron ud kræver meget mere energi end at fjerne elektroner fra de andre alkalimetaller. Når der dannes forbindelser, genererer brint normalt kovalente bindinger.

Under ekstremt højt tryk bliver brint imidlertid metallisk og opfører sig som resten af ​​elementerne i sin gruppe. Dette forekommer for eksempel inde i kernen af ​​planeten Jupiter.

Gruppe 2 svarer til de jordalkalimetaller, da deres oxider har alkaliske egenskaber. Blandt elementerne i denne gruppe finder vi Magnesium (Mg) og Calcium (Ca). Dens orbitaler hører også til S-niveau.

Overgangsmetaller, der svarer til grupper 3 til 12 i den periodiske tabel, har orbitaler af D-type.

Elementerne, der går fra gruppe 13 til 18 i tabellen, svarer til P-orbitaler. Og til sidst har elementerne, der er kendt som lanthanider og actinider, orbitaler med navnet F.

Elektronplacering i orbitaler

Elektroner findes i atomets orbitaler som en måde at reducere energi på. Derfor, hvis de søger at øge energi, vil elektronerne fylde de vigtigste orbitalniveauer og bevæge sig væk fra atomens kerne.

Det må overvejes, at elektroner har en iboende egenskab kaldet spin. Dette er et kvantebegreb, der blandt andet bestemmer elektronets omdrejning inden i orbitalen. Hvad er vigtigt for at bestemme din position i energisubniveauerne.

Reglerne, der bestemmer placeringen af ​​elektroner i atomets orbitaler er som følger:

• Aufbau's princip: Elektroner går først ind i de laveste energibaner. Dette princip er baseret på diagrammer over energiniveauet i visse atomer.

• Pauli-ekskluderingsprincip: En atomisk orbital kan beskrive mindst to elektroner. Dette betyder, at kun to elektroner med forskellig elektronspænding kan besætte en atomisk orbital.

Dette indebærer, at en atomisk orbital er en energitilstand.

• Hunds regel: Når elektroner optager orbitaler med den samme energi, kommer elektroner først ind i de tomme orbitaler. Dette betyder, at elektronerne foretrækker parallelle spins i separate kredsløb i energisubniveauerne.

Elektronerne vil fylde alle orbitaler i underplanerne, før de støder på modsatte spins.

Særlige elektroniske konfigurationer

Der er også atomer med særlige tilfælde af energieniveauer. Når to elektroner optager den samme orbital, skal de ikke kun have forskellige spins (som angivet ved Pauli-ekskluderingsprincippet), men koblingen af ​​elektronerne hæver energien lidt.

I tilfælde af energieniveauer reducerer en halv fuld og en fuld fuld underniveau energien i atomet. Dette fører til, at atomet har større stabilitet.

Referencer

1. Elektronkonfiguration. Gendannes fra Wikipedia.com.
2. Elektroniske konfigurationer Intro. Gendannes fra chem.libretexts.org.
3. Orbitaler og obligationer. Gendannes fra chem.fsu.edu.
4. Periodisk tabel, hovedgruppeelementer. Gendannes fra newworldencyclopedia.org.
5. Principper for elektrokonfiguration. Gendannes fra sartep.com.
6. Elektronisk konfiguration af elementer. Gendannes fra science.uwaterloo.ca.
7. Elektron spin. Gendannes fra hyperphysics.phy-astr.gsu.edu.