Küsimus:
Miks eeldavad veergudes 6 ja 11 olevad elemendid "ebanormaalseid" elektronkonfiguratsioone?
Gordon Gustafson
2012-04-29 03:03:40 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Kui ma vaatan ringi, miks vasel ja kroomil on äärmisel orbiidil ainult üks ja kõige kaugemal orbiidil 5/10, pommitab mind tõsiasi, et nad on poole või täielikult täidetud d-ga stabiilsemad orbitaal, nii et viimane elektron siseneb sellele orbiidile tavalise orbiidi asemel.

Mida ma tegelikult otsin, on see, miks orbitaal on sel viisil stabiilsem. Oletan, et see on seotud elektronide negatiivse laengu võimalikult ühtlase jaotumisega tuuma ümber, kuna d-alamkesta iga orbiit on veidi erinevas kohas, mis viib positiivse laenguni viimases tühjas või pooleldi täidetud d-s orbiidil. Lõpliku elektroni paigutamine orbitaali tekitaks aatomi kui terviku ümber negatiivsema laengu, kuid jätaks selle positiivse koha siiski tühjaks.

Miks seda ei juhtu ka teiste veergude puhul ? Kas see täiendav stabiilsus töötab kõigi poolte või täielikult täidetud orbitaalidega, välja arvatud veerud 6 ja 11, on ainsad juhtumid, kus erinevus on piisavalt tugev, et elektron orbiidilt 'tõmmata'? Tundub, et fluoril oleks ka kalduvus seda teha, nii et ma arvan, et täitmata p orbitaalile jääv positiivne vahe pole piisavalt tugev, et eemaldada elektron 2-s alumisest orbiidist.

Minu artiklis https://www.academia.edu/18391675/About_the_distribution_of_electrons_magnetic_dipole_moments_in_atoms_Part_1 on mul olnud mingeid kahtlusi elektronide dipoolmomendi jaotuse osas kroomi aatomis, mis on üsna sümmeetriline, kui kasutan oma oktaakripead - orbitaalid. ...
... Nüüd oleme Wikipediast lugenud [puhta kroomi magnetiliste omaduste] kohta (https://et.wikipedia.org/wiki/Chromium#Characteristics): "Kroom on tähelepanuväärne oma magnetiliste omaduste poolest: see on ainus element tahke aine, mis näitab toatemperatuuril (ja madalamal) antiferromagnetilist korrastatust. Üle 38 ° C muutub see paramagnetiliseks olekuks. " See sobib minu mudeliga ideaalselt.
Mõnikord on küsimustele "miks" tõesti raske vastata. Universum ehitati kindlal viisil ja võib-olla peame selle aktsepteerima sellisena, nagu see on. See on tõesti tüütu, et inimkond ei suuda universumi kohta kõike seletada.
Neli vastused:
#1
+24
Aesin
2012-04-29 20:47:44 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Nagu ma aru saan, on siin tööl põhimõtteliselt kaks efekti.

Kui täidate $ \ mathrm {s} $ - orbiidil, lisate tuuma lähedale märkimisväärse koguse elektronide tihedust. See kuvab tuuma atraktiivse laengu $ \ mathrm {d} $ -orbitaalidest, muutes need energiasäästlikumaks (ja radiaalselt hajusamaks). Energia erinevus kõigi elektronide paigutamisel $ \ mathrm {d} $ -orbitalitesse ja selle lisamise $ \ vahele mathrm {s} $ -orbital suureneb, kui täidate $ \ mathrm {d} $ -orbitalit.

Lisaks on paaristamine ühe orbiidi elektronid (seega lisades teise $ \ mathrm {s} $ elektroni) lisavad kuloniaalse tõukejõu osas märkimisväärse energiakulu, kuna lisate elektroni sisuliselt täpselt samas ruumis, kus on juba elektron.

Eeldan, et efekt pole piisavalt tugev, et vältida fluori, millel on $ \ mathrm { 2s ^ 2} $ okupatsioon, ja kui vaadata gadoliniumi, siis pole selle mõju $ \ mathrm {s} $ peatamiseks piisavalt tugev. täitumisest (suur tuumalaeng ja orbiidi ulatus tuumas on energiliselt hea kombinatsioon), suudab see seda veelgi soodne lisada elektron $ \ mathrm {5d} $ $ \ mathrm {4f} $ asemel span> orbitaalid.

Kui heita pilk volframile või kullale, ei ole efekt volframi jaoks $ \ mathrm {vältimiseks piisavalt tugev. 6s ^ 2} $ okupatsioon, kuid on mõeldud kulla jaoks - veel $ \ mathrm {d} $ elektroni, mis panevad sõeluuringu tugevast tuumalaengust üle saama ja täiustatud $ \ mathrm {s} $ -orbitaali tuuma levik.

Kas pole ka asjaolu, et suurte aatomite korral tõmbavad relativistlikud mõjud väliskestad lähemale, mis võiks olla varjestavamaks teguriks?
@Alizter: Jah, relativistlikud mõjud vähendavad eriti * s * orbitaale, mis toob kaasa suurema varjestuse kõrgema nurga impulssiga orbitaalide jaoks, mis muutuvad seega hajusamaks ja suurema energiaga. Ma ei mäleta täpselt, kuidas erinevate panuste suurusjärk kõigub.
#2
+23
Waffle's Crazy Peanut
2013-03-28 11:09:13 UTC
view on stackexchange narkive permalink

See on lihtsalt kinnitus Aesini vastusele ...

Ütle, et võtame vaske. Eeldatav elektrooniline konfiguratsioon (kui täidame pimesi $ \ mathrm {d} $ -orbitalit perioodi vältel) on $ \ ce {[Ar]} \ mathrm {3d ^ 9 4s ^ 2} $ , samas kui tegelik konfiguratsioon on $ \ ce {[Ar]} \ mathrm {3d ^ {10} 4s ^ 1} $ . Selle kohta on tuntud tõlgendus, et $ \ mathrm {d} $ -orbitalid on pool- ja täielikult täidetuna stabiilsemad. See on täielik müüt. Seda müüti selgitavaid lehti on väga vähe, näiteks chemguide.co.uk.

Elektroonide täitmisel alates $ \ mathrm {3d ^ 1} $ , jääksime kroomi ja ka vase külge kinni. Kroomi ja vaske täitmise ajal on täheldatud, et $ \ mathrm {4s} $ ja $ \ mathrm {energiad 3d} $ orbitaalid asuvad üksteisele üsna lähedal. Põhjuseks peaks olema kasvav tuumalaeng (perioodi jooksul) ning $ \ mathrm {d} $ -orbital suurus ja kuju. See sarnasus muudab d-orbitaali elektronide ühendamise energia väga väikseks kui $ \ mathrm {s} $ -orbital ( ie ) nende orbitaalide energia erinevus on palju väiksem kui paarisenergia, mis on vajalik $ \ mathrm {4s} $ orbiidi elektronide täitmiseks. Pealegi on konfiguratsiooni $ \ mathrm {3d ^ 5 4s ^ 1} $ energia palju väiksem kui $ \ mathrm {3d ^ 4 4s ^ 2} $ . Kuna tavaliselt täidame elektrone energia suurenemise järjekorras, läheb järgmine elektron (mangaanide korral) $ \ mathrm {4s} $ -orbitalisse.

Sama efektiivse tuumalaengu põhjus muudab $ \ mathrm {3d} $ -orbitalite energia mõnevõrra madalamaks kui $ \ mathrm {4s} $ -orbitalid ja seega $ \ ce {Cr} $ ja $ \ ce {Cu} $ .


Richard Hartshorn ja Richard Rendle Canterbury ülikoolist ( * .doc fail), mis kinnitab, et see on üsna tõde:

Kroomi puhul tähendab see, et $ \ mathrm {4s ^ 1 3d ^ 5} $ on energiat vähem kui $ \ mathrm {4s ^ 2 3d ^ 4} $ span>, sest teisel juhul peate "maksma" elektronide sidumise energia. Kuna see sidumisenergia on suurem kui mis tahes erinevus $ \ mathrm {4s} $ ja $ \ mathrm {energias. 3d} $ orbitaalidest, madalaima energiaga elektronkonfiguratsioon on see, millel on üks elektron igas kuuest saadaolevast orbitaalist. Tegelikult on see Hundi reegel, mis kehtib mitte ainult rangelt degenereerunud orbitaalide (sama energiaga orbitaalide), vaid ka kõigi orbitaalide suhtes, mis on (oluliselt) energialähedasemad kui elektronide paaritusenergia.

Vase puhul on $ \ mathrm {3d} $ -orbital langenud energia alla $ \ mathrm {4s} $ , nii et parem on, kui paaritatud elektronid on $ \ mathrm {d} $ ja paaristamata elektronid $ \ mathrm {s} $ . Põhjus, miks $ \ mathrm {3d} $ on madalam kui $ \ mathrm {4s} $ , on seotud kõrge efektiivse tuumalaenguga. Kõrge efektiivne tuumalaeng põhjustab $ \ ce {Cu} $ väiksust võrreldes varasemate siirdemetallidega ja tähendab ka seda, et sisekestade orbitaalid on rohkem stabiliseerunud nende suhtes, mis on vase jaoks kaugemal kui varasemate elementide puhul.

Kas see paber tähendab, et $ 4s $ orbitaalidel on * vähem * energiat kui $ 3d $ orbitaalidel? See oleks vastuolus teie chemguide'i lingiga, mille olin muide varem lugenud ja olen veendunud selle õigsuses ...
#3
+16
Nicolau Saker Neto
2013-04-17 08:57:11 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Võib-olla ei peaks seda vastusena arvestama, kuid kuna see teema on uuesti üles tõusnud, tahaksin osutada Cannile. [1] Ta selgitab pooleldi täidetud näilist stabiilsust ja täidetud alamkarbid, tuginedes vahetusenergiale (tegelikult pigem destabiliseerumise vähenemisele oodatust väiksemate elektron-elektroni tõrjete tõttu).

Tema sõnul on puhtalt kvantmehaaniline energiatermin, mis on proportsionaalne $$ \ frac {n_ {↑} (n_ {↑} -1)} { 2} + \ frac {n_ {↓} (n_ {↓} -1)} {2}, $$ kus $ n_ {↑} $ ja $ n_ {↓} $ tähistavad spin-up- ja spin-down-elektronide arvu alamkoores. See mõiste vähendab aatomi potentsiaalset energiat ja võib näidata, et kahe järjestikuse alamkesta populatsiooni (näiteks $ \ mathrm {p} ^ {3} / \ mathrm {p} ^ {4} $ , $ \ mathrm {f} ^ {9} / \ mathrm {f} ^ {10} $ jne) on kohalikud maksimumid pooleldi ja täidetud alamkoore konfiguratsioonides. Seda saab kasutada $ \ mathrm {s} ^ {1} \ mathrm {d} ^ {5} $ ja $ \ mathrm {s} ^ {1} \ mathrm {d} ^ {10} $ konfiguratsioonis $ \ mathrm {s} ^ {2 } \ mathrm {d} ^ {4} $ ja $ \ mathrm {s} ^ {2} \ mathrm {d} ^ {9} $ , kuigi kompaktsemates $ \ mathrm {d} $ alamkestades suureneks elektronide tihedus veidi.

Kuid see põrkub Crazy Buddy viitega, mis näib eitavat igasugust stabiliseerivat mõju. Mis siis on (rohkem) tõsi? Või pole kumbki?


  1. Cann, P. ioniseerimisenergiad, paralleelsed keerutused ja pooltäidetud kestade stabiilsus. J. Chem. Educ. 2000, 77 (8), 1056 DOI: 10.1021 / ed077p1056.
#4
+7
uzma shaukat
2012-11-19 12:29:52 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Me teame, et kroomi elektrooniline konfiguratsioon on $ \ ce {[Ar] 3d ^ 5 4s ^ 1} $ . Selle põhjuseks on asjaolu, et pakkumisi tehakse $ \ ce {3d} $ ja $ \ ce {4s} $ span > orbitaalid - teisisõnu nihutatakse elektron madalamalt energiatasemelt kõrgemale (tuntud ka kui ergutus). Reklaamenergia ja paaritusenergia on mõlemad endergoonilised, nii et eelistatavalt toimuks protsess, mis nõuab vähem energiat.

Kas saaksite natuke rohkem selgitada? Näiteks miks on sellel protsessil vähem energiat? Arendage natuke ja teie postitus paraneb oluliselt :)


See küsimus ja vastus tõlgiti automaatselt inglise keelest.Algne sisu on saadaval stackexchange-is, mida täname cc by-sa 3.0-litsentsi eest, mille all seda levitatakse.
Loading...