Tabla de Contenidos
Kun planeetta liikkuu auringon ympäri, sen tarkka reitti, jota kutsutaan kiertoradaksi, voidaan jäljittää. Erittäin yksinkertaistettu näkymä atomista näyttää samanlaiselta, kun elektronit kiertävät ydintä. Totuus on kuitenkin toinen. Elektronit elävät itse asiassa avaruuden alueilla, joita kutsutaan orbitaaleiksi. Orbitaalit ja kiertoradat ovat sanoja, jotka ovat samankaltaisia, mutta joiden käsitteet ovat hyvin erilaisia, eikä niitä pidä sekoittaa.
Bohrin malli
Atomifysiikassa Bohrin malli kuvaa atomia pienenä, positiivisesti varautuneena ytimenä, jota ympäröivät elektronit. Nämä elektronit liikkuvat ympyräradalla ytimen ympärillä; se on samanlainen rakenne kuin aurinkokunnassa, paitsi että vetovoiman aiheuttavat sähköstaattiset voimat , ei painovoima.
Vaikka Bohrin atomimalli on hyödyllinen selittämään joidenkin alkuaineiden reaktiivisuutta ja kemiallista sitoutumista, se ei heijasta tarkasti elektronien jakautumista ytimen ympärillä olevassa tilassa. Tämä johtuu siitä, että atomit eivät pyöri ytimen ympärillä, kuten maa Auringon ympäri, vaan ne ovat elektronien kiertoradalla. Nämä suhteellisen monimutkaiset muodot johtuvat siitä, että elektronit eivät vain käyttäytyy kuin hiukkaset, vaan myös aallot. Kvanttimekaniikan matemaattiset yhtälöt, joita kutsutaan aaltofunktioiksi, voivat tietyllä todennäköisyydellä ennustaa, missä elektroni voi olla kulloinkin. Siten aluetta, jolla elektroni todennäköisimmin on, kutsutaan sen kiertoradalle.
atomikiertoradat
Atomiradat ovat muodoltaan erilaisia , mutta ne ovat kaikki keskittyneet atomin ytimeen. Yleisimmät alkeiskvanttikemian kiertoradat ovat orbitaalit, jotka vastaavat s-, p- ja d-alikuoria. F-orbitaaleja löytyy kuitenkin myös raskaampien atomien perustiloista. Järjestys, jossa elektronit täyttävät atomikiertoradat, ja orbitaalien muoto ovat ratkaisevia tekijöitä atomien kemiallisen käyttäytymisen ja niiden reaktioiden ymmärtämisessä.
ensimmäinen elektronikuori
Lähimpänä ydintä oleva kiertorata, jota kutsutaan 1s-orbitaaliksi, voi sisältää enintään kaksi elektronia. Sitä kutsutaan 1s-orbitaaliksi, koska se on pallomainen ytimen ympärillä. 1s-kiertorata täytetään aina ennen muita kiertoradat.
Esimerkiksi vedyllä on yksi elektroni. Siksi vain yksi piste 1s-kiertoradalla on varattu. Tämä piste on merkitty 1s1:ksi, jossa yläindeksi 1 viittaa elektroniin 1s-radalla. Heliumissa taas on kaksi elektronia, joten se voi täyttää 1s-radan täysin kahdella elektronillaan. Tätä kutsutaan 1s2:ksi, mikä viittaa kahteen heliumissa olevaan elektroniin 1s-radalla.
Jaksotaulukossa vety ja helium ovat ainoat kaksi alkuainetta ensimmäisessä rivissä (jaksossa), koska niillä on ainoita, joilla on elektroneja vain ensimmäisessä kuoressaan, 1s-kiertoradalla.
toinen elektronikuori
Toinen elektronikuori voi sisältää kahdeksan elektronia. Tämä kuori sisältää toisen pallomaisen s-orbitaalin ja kolme kellonmuotoista p-orbitaalia, joista jokaisessa voi olla kaksi elektronia. Kun 1s-orbitaali on täytetty, täyttyy toinen elektronikuori, joka täyttää ensin 2s-kiertoradansa ja sitten kolme p-kiertorataa. Jokaisen p-orbitaalin täyttäminen vie yhden elektronin; kun jokaisella p-orbitaalilla on yksi elektroni, voidaan lisätä toinen.
Esimerkkinä voimme käyttää litiumia (Li), joka sisältää kolme elektronia, jotka miehittävät ensimmäisen ja toisen kuoren. Kaksi elektronia täyttää 1s-radan ja kolmas elektroni täyttää 2s-radan. Siten litiumin elektroninen konfiguraatio on 1s22s1.
Neonilla (Ne) on puolestaan yhteensä kymmenen elektronia: kaksi on sisimmässä 1s-radassa ja kahdeksan täyttää sen toisen kuoren (kaksi 2s-radalla ja kolme p-radalla). Siksi se on inertti ja energeettisesti stabiili kaasu, minkä vuoksi se muodostaa harvoin kemiallista sidosta muiden atomien kanssa.
kolmas elektronikuori
Suuremmilla elementeillä on ylimääräisiä orbitaaleja, jotka muodostavat kolmannen elektronikuoren. Osasäikeillä d ja f on monimutkaisempia muotoja ja ne sisältävät viisi ja seitsemän orbitaalia. 3n pääkuoressa on s alikuoria, pyd voi sisältää 18 elektronia. Pääkuoressa 4n on s-, p-, d- ja f-orbitaalit ja siihen mahtuu 32 elektronia.
Kun siirrymme kauemmaksi ytimestä, energiatasoissa olevien elektronien ja kiertoratojen määrä kasvaa. Kun siirrytään jaksollisessa taulukossa atomista toiseen, elektronirakenne voidaan rakentaa sijoittamalla yksi elektroni lisää seuraavalle käytettävissä olevalle kiertoradalle.
Elektronien ominaisuudet kiertoradalla
Elektronit osoittavat aalto-hiukkasten kaksinaisuutta, mikä tarkoittaa, että niillä on joitain hiukkasten ominaisuuksia ja joitain aaltojen ominaisuuksia. Hiukkasten ominaisuuksiin kuuluu esimerkiksi se, että elektronin sähkövaraus on vain -1 ja elektronien liike kiertoradalla.
Lisäksi elektronit eivät kiertä ydintä kuten maapallo aurinkoa. Rata on seisova aalto, jonka energiatasot ovat värähtelevän nauhan harmonisia. Elektronin matalampi energiataso on kuin värähtelevän merkkijonon perustaajuus, kun taas korkeammat energiatasot ovat kuin harmonisia. Lopuksi alue, joka voisi sisältää elektronin, on enemmän kuin pilvi tai ilmakehä, paitsi silloin, kun todennäköisyys piirtää pallon, mikä pätee vain, kun atomissa on vain yksi elektroni.
Lähteet
- Barradas, F. (2016). Orbitaalit kemian koulutuksessa : analyysi sen graafisen esityksen kautta .
- De Jesus, E. (2003). Orbitaalit ja kemialliset sidokset .
