Kommentarer
- Nevner læreboken din Aufbau ' s regel?
- Cesium er i den sjette perioden. Hvor mange skjell har den?
- @ Peter Vet du om s, p, d og f orbitaler og blokker. For hvis du gjør det, blir det lettere å forklare.
- @Habib " Aufbau " er ikke en person. Det er et begrep avledet av det tyske ordet for oppbygging. Så det er Aufbau-regel snarere enn Aufbau ' s regel.
Svar
Jeg prøver å holde det enkelt. De faktiske detaljene om hvorfor dette er har å gjøre med kvantefysikk.
Hvert skall har flere " subshells ". Hver " subshell " har igjen et visst antall " orbitaler ". Hver bane kan holde opp to elektroner. Tommelfingerregler (igjen, jeg forklarer ikke hvorfor fordi det sannsynligvis er slik av din forståelse)
-
$ \ mathrm {n ^ {th}} $ skallet har n underskall, merket fra $ 0 $ til $ \ mathrm n-1 $ . F.eks. $ 2 $ nd shell har to subshells, $ 0 $ og $ 1 $ . For referanse, vi kaller ofte disse subshells med bokstaver, $ 0 $ er $ \ mathrm s $ , $ 1 $ er p, $ 2 $ er d og $ 3 $ er f. Det periodiske systemet kan deles opp i fire blokker, avhengig av hvilken av disse subshellene det mest løstbundne (valens) elektronet i atomet er i. (S-blokk, p-blokk osv.)
-
$ \ mathrm {k ^ {th}} $ subshell kan inneholde $ 2 \ mathrm k + 1 $ " orbitaler ". En bane kan romme opptil to elektroner. Så, $ 0 $ th (s) subshell kan holde $ 1 $ orbital, og dermed to elektroner. $ 1 $ st subshell (p) kan inneholde $ 3 $ orbitaler, eller $ 6 $ elektroner. Dette er grunnen til at vi har $ 2 \ mathrm n ^ 2 $ regelen. Det er like mange orbitaler i $ \ mathrm n $ skallet som summen av de første math-n-oddetallene: $ \ mathrm n ^ 2 $ , og to elektroner i hver ( $ 2 \ mathrm n ^ 2 $ ).
-
En viktig idé i fysisk kjemi er Aufbau-prinsippet. Orbitaler fylles i økende rekkefølge av deres (orbitaler) energier. Hva er orbitaler? Det er ganske enkelt for de første subshells:
$ 1 \ mathrm s, 2 \ mathrm s, 2 \ mathrm p , 3 \ mathrm s, 3 \ mathrm p $ (rekkefølge)
I et hydrogenatom er disse orbitalene enkle: alle subshells i samme skall har identiske energier ( $ 1 \ mathrm s, 2 \ mathrm s = 2 \ mathrm p, 3 \ mathrm s = 3 \ mathrm p = 3 \ mathrm d, $ etc). I andre atomer er imidlertid alt blir sammenfiltret. Her er bestillingen, noe du trenger å 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 gjøre for de fleste elementer, men det er noen unntak som du også må huske)
Så elektronene fyller faktisk ikke hele $ 2 \ mathrm n ^ 2 $ i et skall før de går til ne xt. For eksempel i jern har vi konfigurasjonen $ 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 $ .Merk at $ 1 $ skallet har $ 2 $ elektroner; $ 2 ^ {\ mathrm {nd}} $ skallet, $ 8 (2 \ mathrm s + 2 \ mathrm p $ ); $ 3 ^ {\ mathrm {rd}} $ skallet, $ 14 (3 \ mathrm s + 3 \ mathrm p + 3 \ mathrm d) $ ; $ 4 ^ {\ mathrm {th}} $ skallet, $ 2 $ . Lekseboken din kan kalle denne konfigurasjonen (2, 8, 14, 2) $.
Cesium har 55 elektroner, de fylles opp slik: $ 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 legger du ikke til antall elektroner i hvert skall opp og ser hvis den samsvarer med hva læreboken din sier.
PS Oktettregelen sier ikke det høyeste skallet skal ha åtte elektroner. Det står at atomet oppnår stabilitet ved å få den elektroniske konfigurasjonen av nærmeste edelgass. Edelgasser har den generelle konfigurasjonen $ \ mathrm s ^ 2 \ mathrm p ^ 6 $ ( $ 8 $ elektroner ?), men som vist ovenfor, er disse $ 8 $ elektronene kanskje ikke i det høyeste skallet. I jern er for eksempel to av valenselektronene i det fjerde skallet og de andre seks i det tredje skallet.