Tabla de Contenidos
Atomlar , nötronlar ve protonlardan oluşan bir çekirdekten ve çekirdeğin etrafında dönen elektronlardan oluşur . Elektronların tanımladığı yörüngeler, atom uzayında hareket ettikleri yerler, kimyasal reaksiyonlarda ve oluşturdukları atomik ve moleküler yapılarda temel bir yön oluşturur. Atomların uzayda elektronların hareket ettiği yerler orbitallerdir . En basit yörünge, küresel olan hidrojen atomunun sahip olduğu tek elektronun yörüngesidir. Ancak elementler daha fazla sayıda elektrona sahip olduklarından, içinden geçtikleri yörüngeler, 92 elektrona sahip olan ve en fazla sayıda elektrona sahip doğal element olan uranyum durumuna ulaşana kadar giderek daha karmaşık hale gelir.
Kuantum mekaniği ve atomlardaki elektronlar
Orbitallerin şekli ve atomların elektronlarının diğer özellikleri, enerji ve konum gibi fiziksel parametrelerin belirli değerlere sahip olduğunu saptayan kuantum mekaniği tarafından tanımlanır; herhangi bir değere sahip olabilecekleri klasik mekanikteki gibi sürekli parametreler değildirler. Bu nedenle elektronların enerjisi, tıpkı atomların uzayında geçiş yaptıkları yerler gibi, ancak belirli değerlere sahip olabilir.
Bir atom çekirdeğinin yörüngesinde dönen bir elektronun enerjisi ve konumu , Schrödinger denkleminin bir çözümü olan, dalga işlevi adı verilen matematiksel bir işlevle tanımlanır . Bu işlev, elektronun belirli bir anda belirli bir konumda olma olasılığını temsil eder. Ve şimdi olasılıktan bahsediyoruz çünkü kuantum mekaniği aynı zamanda elektron gibi bir parçacığın enerji ve zaman ya da konum ve momentum (hareket miktarı: kütlesinin çarpımı) gibi iki fiziksel parametresini tam olarak belirlemenin mümkün olmadığını ortaya koyuyor. hızının çarpımı).
Kuantum sayıları
Elektronun belirli bir anda belirli bir konumda olma olasılığını temsil eden işlev, dört işlevin ürünüdür: üçü elektronun konumuyla ilişkilidir (biri atomun çekirdeğinden olan uzaklığa bağlıdır ve diğer ikisi). açısal koordinatlarına bağlıdır) ve geri kalanı elektronun dönüşü ile ilişkilidir. Bu işlevler , dört olan kuantum sayıları olarak adlandırılanları içerir :
- Elektronun enerjisiyle ilişkili ve pozitif tamsayı değerlerine sahip temel kuantum sayısı n .
- Harflerle ifade edilen elektronun açısal momentumu (açısal momentum: kütlesinin dönme hızının çarpımı) ile ilişkili azimut kuantum sayısı l ; l = 0 için s ; l =1 için p , l =2 için d , l =3 için f . Harfli l sayısının isimlendirilmesinin kökeni, spektral çizgilerin İngilizce adlarına göre keskin ( iyi tanımlanmış, s ) , ana ( ana,p ), yaygın (yayılır, d ) ve temel (temeller, f ).
- Üçüncüsü, kuantum sayısı , elektronun açısal momentumunun yönüyle ilişkili manyetik m veya ml’dir . Bu kuantum sayısının değişimi, örneğin, şekilde gösterilen 3 d orbitallere sahip elementlerin beş lob dağılımını üretir. Elektronların bu dağılımı çok önemlidir, çünkü günlük hayatımızda bulunan çeşitli malzemeleri oluşturan elementlere, geçiş metalleri krom, kobalt, bakır, demir, nikel, manganez, skandiyum, titanyum ve vanadyuma karşılık gelir. s seviyeleri durumunda , manyetik kuantum sayısı m lyalnızca küresel yörüngelere izin verir (şekle bakın); p seviyelerinde üç orbital formuna izin verir ve f seviyesinde 7 orbital formuna izin verir.
Dördüncü kuantum sayısı , elektronun dönüşüyle ilişkili dönüşü olan ms’dir .
Atomların elektronik yapısı
Her bir elementin elektronlarının yapısı, her birinin gerektirdiği koşullara bağlı olarak kuantum sayılarının ilerlemesinden sonra oluşur. İlerleme şu şekildedir (tam sayı temel kuantum sayısı n’dir ve harf azimut kuantum sayısı l’ dir ):
1 s , 2 s , 2 s , 3 s , 3 s , 4 s , 3 gün , 4 s , 5 s , 4 gün , 5 s , 6 s , 4 f , 5 gün , 6 s , 7 s , 5 f
Ek olarak, her bir orbitalin zıt spinli en fazla iki elektron içerebileceği dikkate alınmalıdır , dolayısıyla s seviyeleri en fazla 2 elektrona sahip olabilir; manyetik kuantum sayısı ml tarafından izin verilen 3 yörüngeye sahip p seviyeleri 6 elektrona kadar sahip olabilir; 5 izin verilen yörüngeye sahip d kabukları (şekle bakın), 10’a kadar elektron tutabilir ve 7 izin verilen yörüngeye sahip f kabukları 14 elektron tutabilir.
Bu kritere göre, yalnızca bir elektrona sahip olan hidrojen (H), 1s 1 yapısına sahip olacaktır , burada üst simge 1, 1s orbitalinde yalnızca bir elektron olduğunu gösterir . Helyum (He), iki elektronlu, 1 s 2 yapıya sahip olacaktır ( s orbitalinde iki elektron ). Üç elektronlu lityum (Li), elektronik bir yapıya sahip olacaktır 1 s 2 2 s 1 . Ve benzeri. Örneğin 26 elektronu olan demir (Fe) elektronik bir yapıya sahip olacaktır 1 s 2 2 s 2 2 p 6 3 s 2 3 p6 3 gün 6 4 saniye 2 ; 26 demir elektronunun her biri bu elektronik yapının oluşturduğu orbitallerden geçer.
NOT
Orbital kelimesinin “yörünge” kavramını akla getirmesine rağmen, elektronların aslında ve ilk atom modellerine rağmen, yörüngeleri gerçekleştiren çekirdeğin etrafında hareket etmedikleri, bunun yerine bir yörüngeden diğerine “geçiş yaptıkları” dikkate alınmalıdır. . , atom birden fazla olduğunda, ya atomun tek yörüngesinde kalırlar (hidrojen ve helyum durumunda) ya da kovalent bir kimyasal bağ oluşturan atomlar tarafından paylaşılan bir yörüngeye giderler.
kaynaklar
E. Pavarini, E. Koch, F. Anders ve M. Jarrell. Kristal Alan Teorisi, Sıkı Bağlama Yöntemi ve Jahn-Teller Etkisi. İlişkili Elektronlar: Modellerden Malzemelere Modelleme ve Simülasyon Cilt 2. Forschungszentrum Jülich, 2012, ISBN 978-3-89336-796-2.
JJ Murrell, SFA Su Isıtıcısı, JM Tedder. Kimyasal Bağ. İkinci baskı. John Wiley ve Oğulları. 1985.
Roger G. Burns. Kristal Alan Teorisinin Mineralojik Uygulamaları. İkinci baskı. Cambridge Üniversitesi Yayınları. 1993.
Martin Gonzalez Soto. Kuantum sayıları nedir, NANOVA https://www.google.com/url?sa=t&rct=j&q=&esrc=s&source=web&cd=&cad=rja&uact=8&ved=2ahUKEwi22f7M3IT2AhWEjaQKHTpjDiAQFnoECEwQAQ&url=https%3A%2F%2Fnanova.org%2Fque – are-the-kuantum-sayıları%2F&usg=AOvVaw3UoxJOhbgXxBBSGz6R6zxr
