Fő tartalom
Kémia
Tantárgy/kurzus: Kémia > 3. témakör
4. lecke: Elektronkonfiguráció- Elektronhéjak, elektronalhéjak és elektronpályák
- Ismerkedés az atomok elektronszerkezetével
- Nemesgázszerkezet
- Elektronkonfigurációk az első periódusban
- A második periódus atomjainak elektronszerkezete
- A harmadik és negyedik periódus atomjainak elektronszerkezete
- A 3d mező átmenetifémeinek elektronszerkezete
- Elektronkonfiguráció
- Az atompályák betöltődési sorrendje (Aufbau-elv)
- Vegyértékelektronok
- Vegyértékelektronok és ionos vegyületek
- Vegyértékelektronok és ionos vegyületek
- Atomszerkezet és elektronkonfiguráció
- Bevezetés a fotoelektron-spektroszkópiába
- Fotoelektron-spektroszkópia
- Fotoelektron-spektroszkópia
© 2023 Khan AcademyFelhasználási feltételekAdatkezelési tájékoztatóSüti figyelmeztetés
Elektronkonfigurációk az első periódusban
Az energiaminimum elve (Aufbau-elv), Pauli-elv, az atompályák jelölése. A H és He elektronjainak kvantumszámai. Készítette: Jay.
Szeretnél részt venni a beszélgetésben?
Még nincs hozzászólás.
Videóátirat
Nézzük meg, hogyan lehet felírni az első
periódusban az elektronszerkezeteket! A periódusos rendszer első periódusában csak két elemmel kell foglalkoznunk: a hidrogénnel és a héliummal. Kezdjük az 1-es rendszámú hidrogénnel! Ha a rendszáma 1, az azt jelenti, hogy az atom egy protont tartalmaz. Egy semleges atomban a protonok és az elektronok száma megegyezik. Tehát ha egy proton van, akkor
elektronból is egynek kell lennie. Így ehhez az egy elektronhoz kell felírnunk a megfelelő konfigurációt. Ehhez az energiaminimum (Aufbau)
elvet alkalmazzuk. Az Aufbau németül felépítést jelent. Ugyanis amikor
elektronszerkezetet írunk fel, az atom felépítésének
megfelelő módját keressük. Azt kell meggondolnunk, hogy
hova tegyük az elektronokat. Itt csak egy elektronnal
kell foglalkoznunk. Mi a legjobb hely, ahova a hidrogénatom
egyetlen elektronját tehetjük? A lehető legközelebb akarjuk
tenni az atommaghoz, hogy a pozitív és a negatív töltések közti
vonzóerő maximális legyen. Az elektron így a legalacsonyabb
energiaszintre kerül. Ez az a szint, ahol
a főkvantumszám n = 1. Beszéltünk korábban a kvantumszámokról. Ha n = 1, akkor l-nek
egyetlen értéke lehet, mégpedig 0. Ha l értéke 0, akkor ugye mₗ-nek is
csak egy értéke lehet. Ennek megfelelően
a mágneses kvantumszám értéke 0. Ha l = 0, akkor s-pályáról van szó, amiből tudjuk annak irányítottságát is. mₗ-nek egytlen értéke, tehát csak
egy iránya lehet egy s-pályának. Az s-pálya gömb alakú. Ez a gömb, ez a háromdimenziós térrész itt, ez az a hely, ahol az elektront nagy valószínűséggel megtalálhatjuk. Tehát a hidrogénatom elektronja egy s-pályán található. Az atom első energiaszintjén egy s-pályán. Írjuk le most ezt az elektronszerkezetet! Ezt úgy szokás írni, hogy 1s¹. Nézzük meg, mit is jelent ez! Az első 1-es
az energiaszintet mutatja meg: n = 1, azaz az első héjon vagyunk. Az s azt jelenti, hogy a hidrogén
elektronja s-pályán van. A felső indexbe írt 1-es azt árulja el, hogy hány elektron van ezen a pályán. Ebben az esetben persze
csak egy elektronról van szó. 1s¹ azt jelenti, hogy
egy elektron van s-pályán, az első energiaszinten (héjon). Van egy másik jelölésmód is
az elektronszerkezet felírására, illetve inkább felrajzolására. Rajzolunk egy vonalat, ami egy pályát jelképez. Itt egy s-pályájáról van szó
az első energiaszinten, ennek megfelelően jelölhetjük
1s pályaként. A hidrogén egyetlen elektronját ezen az s-pályán helyezzük el. Az elektron spinje mutasson
mondjuk fölfelé. Ez a felfelé mutató nyíl jelenti a felfelé mutató spinű elektront. A negyedik kvantumszám, mₛ tehát így +½ lesz. Láttuk, hogy két lehetőség van
az elektronszerkezet felírására: vagy azt írjuk, hogy 1s¹, vagy lerajzoljuk, amit itt látunk. Ezzel készen vagyunk
a hidrogén 1 elektronjával. Térjünk át most a héliumra, ahol két elektronnal kell foglalkoznunk! A hélium rendszáma kettő, tehát 2 protonja és 2 elektronja van. (Alapállapotban) az első héjon, azaz az első energiaszinten vagyunk, azaz a főkvantumszám n = 1. Ha n = 1, akkor l = 0, és mₗ is 0; ezúttal is egy s-pályáról van szó az első energiaszinten. Nézzük a rajzos megjelenítést
a hélium esetében! Két elektronja van, így elegendő egy s-pálya az első héjon. Az első elektront rajzolhatjuk
felfelé mutató spinnel. A másodiknak ekkor lefelé kell mutatnia, mivel a spineknek párban kell lenniük, azaz egy fölfelé, egy pedig lefelé mutat. Miért is így kell ezt így ábrázolnunk? Felírom ide a -½ spint. A spineket a Pauli-féle kizárási elv miatt kell párba állítanunk. Eszerint: „Egy atomban nem lehet két olyan elektron, melyeknek mind a négy kvantumszáma megegyezik.” Az első elektronnak, amelyet az egyetlen s-pályán helyeztünk el, felfelé mutat a spinje. Ennek ugyanaz a négy kvantumszáma, mint itt fölül, úgyhogy újraírás helyett bekarikázom a hidrogénnél. A második elektronnak, amelyet lefelé mutató spinnel rajzoltam, nem lehetnek ugyanezek a kvantumszámai. n = 1, l = 0, mₗ = 0; ezek ugyan azonosak, de az utolsó különbözik. Ezért kell ennek -½-nek lennie, azaz a spinjének lefelé mutatni. Így a hélium két elektronjának nem azonos minden kvantumszáma. Az utolsó kvantumszámuk különböző. Ez tehát a Pauli-elv lényege. A Pauli-elvből következik, hogy egy atompályán maximum két elektron lehet, mivel ezzel a kvantumszámoknak minden lehetséges kombinációját
kimerítjük. Ennek megfelelően
az 1s-pálya meg is telik. Felírhatjuk a hélium elektronszerkezetét úgy is, hogy 1s². Mit is jelent ez? Egy s-pályáról beszélünk, az első energiaszinten (héjon), és ezen az s-pályán két elektron van. A hélium (alapállapotú)
elektronszerkezete tehát 1s². És mivel az 1s-pályán két elektron van, több elektron már nem férhet oda. Így az első héj lezárult. Ez egy telített héj; nincs több pálya az első energiaszinten. Ha hozzá akarnánk adni még egy elektront, az már csak a következő héjra kerülhetne. Ez pedig már a periódusos rendszer második sorába visz.