Kommentarer
- Nævner din lærebog Aufbau ' s regel?
- Cæsium er i den sjette periode. Hvor mange skaller har den?
- @Peter Kender du til s, p, d og f orbitaler og blokke. For hvis du gør det, er det lettere at forklare.
- @Habib " Aufbau " er ikke en person. Det er et udtryk afledt af det tyske ord for opbygning. Så det er Aufbau-regel snarere end Aufbau ' s regel.
Svar
Jeg prøver at holde det enkelt. De faktiske detaljer om, hvorfor dette er så, har med kvantefysik at gøre.
Hver skal har flere " subshells ". Hver " subshell " har til gengæld et bestemt antal " orbitaler ". Hver orbital kan holde to elektroner op. Tommelfingerregler (igen, jeg forklarer ikke hvorfor, fordi det sandsynligvis er måde ud af din forståelse)
-
$ \ mathrm {n ^ {th}} $ shell har n subshells, mærket fra $ 0 $ til $ \ mathrm n-1 $ . F.eks. $ 2 $ nd shell har to subshells, $ 0 $ og $ 1 $ . For reference, vi kalder ofte disse subshells med bogstaver, $ 0 $ er $ \ mathrm s $ , $ 1 $ er p, $ 2 $ er d og $ 3 $ er f. Det periodiske system kan opdeles i fire blokke afhængigt af, hvilken af disse underskaller den mest løst bundne (valens) elektron i atomet er i. (S-blok, p-blok osv.)
-
$ \ mathrm {k ^ {th}} $ subshell kan indeholde $ 2 \ mathrm k + 1 $ " orbitaler ". En orbital kan rumme op til to elektroner. Så kan $ 0 $ th (s) subshell indeholde $ 1 $ orbital og dermed to elektroner. $ 1 $ st subshell (p) kan rumme $ 3 $ orbitaler eller $ 6 $ elektroner. Derfor har vi $ 2 \ mathrm n ^ 2 $ reglen. Der er så mange orbitaler i $ \ mathrm n $ -skallen som summen af de første mathrm n ulige tal: $ \ mathrm n ^ 2 $ og to elektroner i hver ( $ 2 \ mathrm n ^ 2 $ ).
-
En vigtig idé inden for fysisk kemi er Aufbau-princippet. Orbitaler udfyldes efter den stigende rækkefølge af deres (orbitaler) energier. Hvad er orbitaler? Det er ret simpelt for de første par underskaller:
$ 1 \ mathrm s, 2 \ mathrm s, 2 \ mathrm p , 3 \ mathrm s, 3 \ mathrm p $ (rækkefølge)
I et hydrogenatom er disse orbitaler ligetil: alle subshells i samme shell har identiske energier ( $ 1 \ mathrm s, 2 \ mathrm s = 2 \ mathrm p, 3 \ mathrm s = 3 \ mathrm p = 3 \ mathrm d, $ osv.). I andre atomer er dog alt bliver sammenfiltret. Her er ordren, noget du skal huske:
$ 1 \ mathrm s, 2 \ mathrm s, 2 \ mathrm p, 3 \ mathrm s, 3 \ mathrm p, 4 \ mathrm s, 3 \ mathrm d, 4 \ mathrm p, 5 \ mathrm s, 4 \ mathrm d, 5 \ mathrm p, 6 \ mathrm s, 4 \ mathrm f, 5 \ mathrm d, 6 \ mathrm p, 7 \ mathrm s, […] $ (dette vil gøre for de fleste elementer, men der er nogle undtagelser, som du også bliver nødt til at huske)
Så elektronerne udfylder faktisk ikke hele $ 2 \ mathrm n ^ 2 $ i en skal, inden de går til ne xt. F.eks. I jern har vi konfigurationen $ 1 \ mathrm s ^ 2 2 \ mathrm s ^ 2 2 \ mathrm p ^ 6 3 \ mathrm s ^ 2 3 \ mathrm p ^ 6 4 \ mathrm s ^ 2 3 \ mathrm d ^ 6 $ .Bemærk, at $ 1 $ shell har $ 2 $ elektroner; $ 2 ^ {\ mathrm {nd}} $ shell, $ 8 (2 \ mathrm s + 2 \ mathrm p $ ); $ 3 ^ {\ mathrm {rd}} $ shell, $ 14 (3 \ mathrm s + 3 \ mathrm p + 3 \ mathrm d) $ ; $ 4 ^ {\ mathrm {th}} $ shell, $ 2 $ . Din lærebog kalder muligvis denne konfiguration (2, 8, 14, 2) $.
Cæsium har 55 elektroner, de fyldes op som sådan: $ 1 \ mathrm s ^ 2 2 \ mathrm s ^ 2 2 \ mathrm p ^ 6 3 \ mathrm s ^ 2 3 \ mathrm p ^ 6 4 \ mathrm s ^ 2 3 \ mathrm d ^ {10} 4 \ mathrm p ^ 6 5 \ mathrm s ^ 2 4 \ mathrm d ^ {10} 5 \ mathrm p ^ 6 6 \ mathrm s ^ 1 $ .
Hvorfor tilføjer du ikke antallet af elektroner i hver skal op og ser hvis den matcher, hvad din lærebog siger.
PS Oktetreglen siger faktisk ikke det højeste skal skal have otte elektroner. Det siger, at atomet opnår stabilitet ved at få den elektroniske konfiguration af den nærmeste ædelgas. Ædelgasser har den generelle konfiguration $ \ mathrm s ^ 2 \ mathrm p ^ 6 $ ( $ 8 $ elektroner ?), men som vist ovenfor er disse $ 8 $ elektroner muligvis ikke i den højeste skal. For eksempel er i jern to af valenselektronerne i den fjerde skal og de andre seks i den tredje skal.