Электронная конфигурация
-
Электронная конфигурация
- Распределение электронов атома или молекулы по орбиталям
- Пример: 1s2 2s2 2p6 для неона
- Описывается детерминантами Слейтера или функциями состояния
-
Оболочки и подоболочки
- Оболочки: набор разрешенных состояний с одинаковым n
- Подоболочки: набор состояний с одинаковым l
- Максимальное количество электронов: 2(2l + 1)
-
Обозначение электронных конфигураций
- Используются стандартные обозначения для атомов и молекул
- Пример: 1s1 для водорода, 1s2 2s1 для лития
- Сокращенные обозначения для длинных конфигураций
-
Порядок записи орбиталей
- Порядок записи не фиксирован, важен только занятость орбит
- Пример: [Ar] 4s2 3d2 или [Ar] 3d2 4s2 для титана
-
Энергия основного и возбужденного состояний
- Энергия конфигурации равна сумме энергий электронов
- Основное состояние: наименьшая энергия
- Возбужденное состояние: энергия выше основного
-
История
- Ирвинг Ленгмюр предложил концентрическую теорию атомной структуры
- Нильс Бор использовал модель Ленгмюра для объяснения периодичности элементов
- Первоначальные конфигурации Бора были странными для современных химиков
-
История теории строения атома
- Обширные знания о химических свойствах элементов обобщены в Периодической таблице Менделеева.
- Электроны располагаются в виде концентрических оболочек, первая оболочка содержит два электрона.
-
Развитие теории строения атома
- Валентные электроны описаны Ричардом Абеггом в 1904 году.
- Э.
- C.
- Стоунер включил третье квантовое число и правильно предсказал структуру оболочки серы.
- Бор и Паули предложили гипотезы для объяснения эффекта Зеемана.
-
Принцип Ауфбау и правило Маделунга
- Принцип Ауфбау описывает порядок орбитальных энергий.
- Правило Маделунга определяет порядок заполнения атомных орбиталей электронами.
-
Периодическая таблица Менделеева
- Форма таблицы связана с конфигурацией атомных электронов.
- Элементы группы 2 имеют электронную конфигурацию [E] ns2.
- Периодичность обусловлена количеством электронов для заполнения s, p, d и f подоболочек.
-
Недостатки принципа Ауфбау
- Принцип основан на фиксированном порядке орбитальных энергий, что верно лишь приблизительно.
- Энергия электрона зависит от энергий всех остальных электронов.
-
Ионизация переходных металлов
- Парадокс возникает при ионизации переходных металлов.
- Электроны ионизируются с 4s-орбитали, а не с 3d-орбитали.
- Конфигурации нейтральных атомов и ионов различаются.
-
Современные исследования
- Мелроуз и Шерри проанализировали изменения орбитальной энергии.
- В химической среде конфигурации могут меняться.
- В комплексах переходных металлов встречаются ионоподобные конфигурации.
-
Правило Маделунга и исключения
- Правило Маделунга описывает заполнение электронных оболочек атомов.
- Существуют исключения из правила, особенно среди тяжелых элементов.
- Метод Хартри-Фока помогает предсказывать аномалии.
-
Влияние релятивистских эффектов
- Релятивистские эффекты уменьшают энергию s-орбиталей.
- Элементы 6d не имеют аномалий Маделунга, кроме лоуренсия.
-
Конфигурации атомов и молекул
- Конфигурации атомов и молекул различаются, но основные состояния близки.
- Пустые орбитали могут быть заняты в химических соединениях.
-
Открытые и закрытые оболочки
- Открытая оболочка означает неполное заполнение валентной оболочки.
- Закрытая оболочка соответствует полностью заполненной валентной оболочке.
-
Конфигурация благородных газов
- Благородные газы имеют стабильную электронную конфигурацию.
- Элементы стремятся к конфигурации благородных газов.
-
Электронная конфигурация в молекулах
- Молекулярные орбитали обозначаются по симметрии.
- Электронная конфигурация молекулы O2 записывается как 1σg2 1σu2 2σg2 2σu2 3σg2 1nu4 1ng2.
-
Электронная конфигурация в твердых телах
- В твердых телах электронные состояния сливаются в непрерывные диапазоны.
- Понятие электронной конфигурации уступает место зонной теории.
-
Приложения электронных конфигураций
- Электронные конфигурации используются для рационализации химических свойств.
- Вычислительная химия использует приближение LCAO и принцип Ауфбау.
- Теория функционала плотности (DFT) не использует модель электронных конфигураций.
-
Интерпретация атомных спектров
- Атомные спектры помогают определить электронные конфигурации элементов.
- Условные обозначения описывают уровни энергии атомов.
-
Условные обозначения для электронных конфигураций
- Условные обозначения описывают различные уровни энергии, доступные атому
- Могут быть рассчитаны для любой конфигурации электронов
- На практике соблюдаются не все энергетические уровни
-
Экспериментальное определение электронных конфигураций
- Анализ атомных спектров позволил определить электронные конфигурации элементов в основном состоянии
-
Дополнительные ресурсы
- Приближение Борна–Оппенгеймера
- d количество электронов
- Электронные конфигурации элементов (страница с данными)
- Расширенная периодическая таблица Менделеева
- Группа (периодическая таблица Менделеева)
- ГОМО/ЛЮМО
- Символ молекулярного термина
- Правило октета
- Периодическая таблица Менделеева (электронные конфигурации)
- Сферические гармоники
- Неспаренный электрон
- Валентная оболочка
- Записи
- Рекомендации
- Внешние ссылки
- Как выглядит атом?
- Конфигурация в 3D