Elektrónová konfigurácia alebo spôsob, akým sú elektróny distribuované v atóme

Na atómovej úrovni svet funguje podľa princípov kvantovej mechaniky. Znalosť základných informácií o štruktúre atómu je nevyhnutná pre správne pochopenie našej reality a je základom pre ďalšie poznávanie sveta chémie a jej závislostí.

Publikovaný: 13-10-2022
miniatura konfiguracja elektronowa

Atóm a jeho štruktúra

Jednotlivé častice, ktoré tvoria hmotu, sú atómy. Všetko, čo nás obklopuje, sú atómy. Prvky sú súčtom ich atómov – železo je zložené z atómov železa, meď z atómov medi atď. Z čoho teda pozostáva atóm? Väčšina z nás pozná odpoveď: kladne nabité protóny, záporne nabité elektróny a neutróny bez akéhokoľvek náboja. Je toto správna odpoveď? Absolútne, ale ak sa na atóm pozrieme tak, ako to robí chemik, odpovieme, že atóm pozostáva z dvoch základných prvkov: jadra a okolitého elektrónového mraku.

Atómové jadro

Jadro atómu je jeho centrom a tvorí jeho najdôležitejšiu časť. Pozostáva z protónov (kladne nabitých) a neutrónov (elektricky neutrálnych). Nejde o nedeliteľné zložky. Protóny aj neutróny majú vnútornú štruktúru – skladajú sa z menších častíc nazývaných kvarky. Protón sa skladá z dvoch horných kvarkov a jedného spodného kvarku. Neutrón má však vo svojej štruktúre jeden horný kvark a dva spodné kvarky.

Elektrónový oblak

Atóm nemá jasne definovaný okraj – je to spôsobené prítomnosťou elektrónového oblaku. Elektrónový oblak je oblasť s najväčšou pravdepodobnosťou prítomnosti elektrónu (dôležité: dráha, po ktorej sa elektrón pohybuje, sa nedá jednoznačne určiť. Je možné určiť len pravdepodobnosť jeho nájdenia v rôznych oblastiach vesmíru). Elektrónový oblak pozostáva z elektrónov obiehajúcich okolo atómového jadra. Hneď vedľa jadra je hustota elektrónového oblaku najvyššia, pričom čím ďalej od jadra, tým je oblak rozptýlenejší.

Kvantový popis atómu

Stav každého elektrónu v atóme je opísaný vlnovými funkciami. Vlnové funkcie sú matematickým riešením Schrödingerovej rovnice. Táto rovnica môže byť vyriešená, ak sa zavedie niekoľko základných podmienok. Z tohto dôvodu boli použité kvantové čísla. Kvantové čísla, ktoré jednoznačne opisujú kvantový stav každého elektrónu v danom atóme, sú stručne charakterizované nižšie:

  • hlavné kvantové číslo n :

je zodpovedný za energiu elektrónu. Má hodnoty postupných prirodzených čísel. Môže sa pohybovať od 1 do nekonečna. V praxi to tak nie je a najčastejšie sa n pohybuje od 1 do 7. Úrovne s rovnakým hlavným kvantovým číslom sa nazývajú elektrónový obal.

  • azimutálne kvantové číslo l :

presnejšie definuje energie. Hodnota azimutálneho kvantového čísla určuje podplášť daného atómového obalu. Od hodnoty tohto čísla závisí aj tvar atómových orbitálov. Azimutálne kvantové číslo má hodnoty od nuly do ( n -1).

  • magnetické kvantové číslo m :

hodnota magnetického kvantového čísla závisí od azimutálneho kvantového čísla. Magnetické kvantové číslo m má hodnoty od – l do l (vrátane 0). Vďaka znalosti magnetického kvantového čísla sa určujú vzájomné polohy orbitálov v priestore, čo dáva informáciu o počte orbitálov na danej čiastkovej úrovni.

  • spinové kvantové číslo:

pri pohybe okolo atómového jadra sa elektróny pohybujú aj okolo vlastnej osi. Tento pohyb sa nazýva spin a je s ním spojené kvantové číslo spinu. Má iba dve hodnoty: + ½ a – ½. Každý atómový orbitál môže obsahovať dva elektróny s rôznou hodnotou spinového kvantového čísla. Pri popise kvantových čísel nemožno nespomenúť jeden zo základných zákonov chémie, a to Pauliho vylučovací princíp . Podľa tohto princípu atóm nemôže obsahovať dva elektróny s rovnakými kvantovými číslami. Elektróny v atóme sa musia líšiť v hodnote aspoň jedného kvantového čísla. elektronická konfigurácia

Elektrónové obaly a podobaly

Atómové jadro je obklopené elektrónovým oblakom, v ktorom sa s určitou pravdepodobnosťou nachádza elektrón. Tieto elektróny sú usporiadané na vhodných elektrónových obaloch. Jednoducho povedané, elektrónové obaly sú úrovne s rovnakým hlavným kvantovým číslom n . Obal najvzdialenejší od atómového jadra sa nazýva valenčný obal – elektróny obiehajúce po tomto obale sa nazývajú valenčné elektróny (vytvárajú chemické väzby medzi atómami rôznych prvkov alebo atómami toho istého prvku). Každý elektrónový obal je označený písmenom. Takže pre n = 1 je písmeno K, pre n = 2 je písmeno L atď. (pre n 1 až 7 sú písmená: K až Q). Každý z elektrónových obalov v atóme pozostáva z podobalov. Podškrupiny sú definované azimutálnymi kvantovými číslami l . Na podplášťoch sú elektróny, ktoré majú presne definované, rovnaké energetické hodnoty. Podškrupiny majú tiež špecifickú „kapacitu“ – môžu obsahovať 2*(2* l +1), kde l je azimutálne kvantové číslo. Podškrupiny majú aj svoje písmenové označenie: s, p, d, f, g, h atď.

Elektrónová konfigurácia

Pre správne určenie elektrónovej konfigurácie v atóme je potrebné poznať poradie energetických hladín (poradie jednotlivých podplášťov a obalov podľa zvyšujúcej sa energetickej hodnoty). Konfigurácia je len priradenie jednotlivých elektrónov k energetickým hladinám. Existujú dva energetické stavy atómu: základný stav a excitovaný stav . Základný stav pozorujeme, keď sú elektróny rozmiestnené na jednotlivých orbitáloch podľa pravidiel expanzie. Vtedy má najnižšiu energiu. Ak atóm dostane určité množstvo energie, potom sa elektrón môže preniesť z orbitálu s nižšou energiou do voľného orbitálu s vyššou energiou – vtedy hovoríme o excitovanom stave atómu. Aby sa teda našla správna elektrónová konfigurácia atómu v základnom stave, musia sa jednotlivé orbitály naplniť podľa zvyšujúcej sa energie pri dodržaní Pauliho princípu vylúčenia. Podľa týchto princípov sa vytvára takzvaný zápis plnej konfigurácie s počtom po sebe nasledujúcich obalov, písmenové označenie po sebe nasledujúcich podplášťov a zápis počtu elektrónov v konkrétnych orbitáloch. Skrátený zápis elektrónovej konfigurácie spočiatku obsahuje jadro vo forme elektrónovej konfigurácie vzácneho plynu, ktoré je doplnené zvyšnými elektrónmi.


Komentáre
Zapojte sa do diskusie
Neexistujú žiadne komentáre
Posúdiť užitočnosť informácií
- (žiadny)
Vaše hodnotenie

Preskúmajte svet chémie s PCC Group!

Našu akadémiu vytvárame na základe potrieb našich používateľov. Študujeme ich preferencie a analyzujeme kľúčové slová z chémie, pomocou ktorých hľadajú informácie na internete. Na základe týchto údajov publikujeme informácie a články o širokej škále problémov, ktoré zaraďujeme do rôznych kategórií chémie. Hľadáte odpovede na otázky týkajúce sa organickej alebo anorganickej chémie? Alebo sa možno chcete dozvedieť viac o organokovovej chémii alebo analytickej chémii? Pozrite sa, čo sme pre vás pripravili! Buďte informovaní o najnovších správach od PCC Group Chemical Academy!
Kariéra v PCC

Nájdite si svoje miesto v skupine PCC. Získajte informácie o našej ponuke a pokračujte v rozvoji s nami.

Stáže

Neplatené letné stáže pre študentov a absolventov všetkých kurzov.

Stránka bola strojovo preložená. Otvorte pôvodnú stránku