Kommentarer
- Omnämner din lärobok Aufbau ' s regel?
- Cesium är i den sjätte perioden. Hur många skal har den?
- @Peter Känner du till s, p, d och f orbitaler och block. För om du gör det blir det lättare att förklara.
- @Habib " Aufbau " är inte en person. Det är en term härledd från det tyska ordet för uppbyggnad. Så det är Aufbau-regel snarare än Aufbau ' s-regel.
Svar
Jag kommer att försöka hålla det enkelt. De faktiska detaljerna för varför detta är så har att göra med kvantfysik.
Varje skal har flera " subshells ". Varje " subshell " har i sin tur ett visst antal " orbitaler ". Varje orbital kan hålla upp två elektroner. Tummen (återigen, jag förklarar inte varför för det är troligen sätt av din förståelse)
-
$ \ mathrm {n ^ {th}} $ skalet har n underskal, märkt från $ 0 $ till $ \ mathrm n-1 $ . Exempelvis $ 2 $ nd skal har två subshells, $ 0 $ och $ 1 $ . referens, vi kallar ofta dessa subshells med bokstäver, $ 0 $ är $ \ mathrm s $ , $ 1 $ är p, $ 2 $ är d och $ 3 $ är f. Det periodiska systemet kan delas upp i fyra block beroende på vilken av dessa subshells den mest löst bundna (valens) elektronen i atomen är i. (S-block, p-block, etc)
-
$ \ mathrm {k ^ {th}} $ subshell kan innehålla $ 2 \ mathrm k + 1 $ " orbitaler ". En orbital kan rymma upp till två elektroner. Så, $ 0 $ sub (skal) kan innehålla $ 1 $ orbital, och därmed två elektroner. $ 1 $ st subshell (p) kan innehålla $ 3 $ orbitaler, eller $ 6 $ elektroner. Det är därför vi har $ 2 \ mathrm n ^ 2 $ regel. Det finns lika många omlopp i $ \ mathrm n $ skalet som summan av de första matrhm n udda siffrorna: $ \ mathrm n ^ 2 $ och två elektroner i vardera ( $ 2 \ mathrm n ^ 2 $ ).
-
En viktig idé inom fysisk kemi är Aufbau-principen. Orbitaler fylls enligt den ökande ordningen på deras (orbitaler) energier. Vad är orbitalenergierna? Det är ganska enkelt för de första subshells:
$ 1 \ mathrm s, 2 \ mathrm s, 2 \ mathrm p , 3 \ mathrm s, 3 \ mathrm p $ (ordning)
I en väteatom är dessa orbitaler enkla: alla subshells i samma skal har identiska energier ( $ 1 \ mathrm s, 2 \ mathrm s = 2 \ mathrm p, 3 \ mathrm s = 3 \ mathrm p = 3 \ mathrm d, $ etc). I andra atomer är dock allt trasslar ihop. Här är ordningen, något du behöver memorera:
$ 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, […] $ (detta kommer att göra för de flesta element, men det finns några undantag som du också måste komma ihåg)
Så elektronerna fyller faktiskt inte hela $ 2 \ mathrm n ^ 2 $ i ett skal innan de går till ne xt. Till exempel i järn 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 $ .Observera att $ 1 $ skalet har $ 2 $ elektroner; $ 2 ^ {\ mathrm {nd}} $ skalet, $ 8 (2 \ mathrm s + 2 \ mathrm p $ ); $ 3 ^ {\ mathrm {rd}} $ skalet, $ 14 (3 \ mathrm s + 3 \ mathrm p + 3 \ mathrm d) $ ; $ 4 ^ {\ mathrm {th}} $ skalet, $ 2 $ . Din lärobok kan kalla den här konfigurationen (2, 8, 14, 2) $.
Cesium har 55 elektroner, de fylls på så sätt: $ 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 $ .
Varför lägger du inte till antalet elektroner i varje skal upp och ser om det matchar vad din lärobok säger.
PS Oktettregeln säger faktiskt inte det högsta skalet ska ha åtta elektroner. Den säger att atomen uppnår stabilitet genom att få den elektroniska konfigurationen av närmaste ädelgas. Ädelgaser har den allmänna konfigurationen $ \ mathrm s ^ 2 \ mathrm p ^ 6 $ ( $ 8 $ elektroner ?), men som visas ovan kan dessa $ 8 $ elektroner kanske inte vara i det högsta skalet. Till exempel, i järn finns två av valenselektronerna i det fjärde skalet och de andra sex i det tredje skalet.