Microbiologie fără limite
Orbitali de electroni
Orbitalele de electroni sunt reprezentări tridimensionale ale spațiului în care este posibil să se găsească un electron.
Obiective de învățare
Distingeți între orbitalii electronilor din modelul Bohr și orbitalii mecanicii cuantice
Key Takeaways
Key Puncte
- Modelul Bohr al atomului nu reflectă cu exactitate modul în care electronii sunt distribuiți spațial în jurul nucleului, deoarece aceștia nu se rotesc în jurul nucleului așa cum Pământul se rotește în jurul soarelui.
- Orbitalele electronice sunt rezultatul unor ecuații matematice din mecanica cuantică cunoscute sub numele de funcții de undă și pot prezice, cu un anumit nivel de probabilitate, unde s-ar putea afla un electron la un moment dat.
- Numărul și tipul de orbitali crește odată cu creșterea numărului atomic, umplând diverse învelișuri de electroni.
- Zona în care este cel mai probabil să se găsească un electron se numește orbitalul său.
Termeni cheie
- înveliș de electroni: Stările colective ale tuturor electronilor dintr-un atom care au același număr cuantic principal (vizualizat ca o orbită în care se deplasează electronii).
- orbital: O specificație a densității de energie și de probabilitate a unui electron în orice punct al unui atom sau al unei molecule.
Deși este util pentru a explica reactivitatea și legătura chimică a anumitor elemente, modelul Bohr al atomului nu reflectă cu exactitate modul în care electronii sunt distribuiți spațial în jurul nucleului. Aceștia nu se învârt în jurul nucleului așa cum pământul orbitează în jurul soarelui, ci se găsesc mai degrabă în orbitali electronici. Aceste forme relativ complexe rezultă din faptul că electronii nu se comportă doar ca niște particule, ci și ca niște unde. Ecuațiile matematice din mecanica cuantică, cunoscute sub numele de funcții de undă, pot prezice, cu un anumit nivel de probabilitate, unde s-ar putea afla un electron la un moment dat. Zona în care este cel mai probabil să se găsească un electron se numește orbitalul său.
Primul înveliș electronic
Obitalul cel mai apropiat de nucleu, numit orbitalul 1s, poate conține până la doi electroni. Acest orbital este echivalent cu cel mai interior înveliș electronic din modelul Bohr al atomului. Se numește orbitalul 1s deoarece este sferic în jurul nucleului. Orbitalul 1s este întotdeauna umplut înaintea oricărui alt orbital. Hidrogenul are un singur electron; prin urmare, are un singur loc ocupat în cadrul orbitalului 1s. Acesta este desemnat ca 1s1, unde 1 se referă la un singur electron din orbitalul 1s. Heliul are doi electroni; prin urmare, poate ocupa complet orbitalul 1s cu cei doi electroni ai săi. Acesta este desemnat ca 1s2, referindu-se la cei doi electroni ai heliului în orbitalul 1s. În tabelul periodic, hidrogenul și heliul sunt singurele două elemente din primul rând (perioada); acest lucru se datorează faptului că sunt singurele elemente care au electroni doar în primul lor înveliș, orbitalul 1s.
Secondul înveliș electronic
Diagrama orbitalilor S și P: Subcochiliile s au forma unor sfere. Atât învelișurile principale 1n, cât și 2n au un orbital s, dar dimensiunea sferei este mai mare în cazul orbitalului 2n. Fiecare sferă este un singur orbital. subshell-urile p sunt alcătuite din trei orbitali în formă de halteră. Învelișul principal 2n are o subînveliș p, dar învelișul 1 nu are.
Al doilea înveliș electronic poate conține opt electroni. Acest înveliș conține un alt orbital s sferic și trei orbitali p în formă de „halteră”, fiecare dintre ei putând conține doi electroni. După ce orbitalul 1s este umplut, se umple al doilea înveliș electronic, umplând mai întâi orbitalul 2s și apoi cei trei orbitali p. La umplerea orbitalilor p, fiecare dintre aceștia primește un singur electron; odată ce fiecare orbital p are un electron, se poate adăuga un al doilea. Litiul (Li) conține trei electroni care ocupă primul și al doilea înveliș. Doi electroni umplu orbitalul 1s, iar al treilea electron umple apoi orbitalul 2s. Configurația sa electronică este 1s22s1. Neonul (Ne), pe de altă parte, are un total de zece electroni: doi sunt în orbitalul 1s cel mai interior, iar opt îi umplu al doilea înveliș (câte doi în orbitalul 2s și trei în orbitalul p). Astfel, este un gaz inert și stabil din punct de vedere energetic: rareori formează o legătură chimică cu alți atomi.
Al treilea înveliș de electroni
Elementele mai mari au orbitali suplimentari, alcătuind al treilea înveliș de electroni. Subcochiliile d și f au forme mai complexe și conțin cinci și, respectiv, șapte orbitali. Învelișul principal 3n are subînvelișuri s, p și d și poate conține 18 electroni. Învelișul principal 4n are orbitali s, p, d și f și poate conține 32 de electroni. Îndepărtându-se de nucleu, numărul de electroni și de orbitali care se găsesc în nivelurile energetice crește. Progresând de la un atom la altul în tabelul periodic, structura electronică poate fi elaborată prin încadrarea unui electron suplimentar în următorul orbital disponibil. Deși conceptele de învelișuri de electroni și orbitali sunt strâns legate, orbitalii oferă o reprezentare mai precisă a configurației electronice a unui atom, deoarece modelul orbital specifică diferitele forme și orientări speciale ale tuturor locurilor pe care le pot ocupa electronii.
.