Elektrónový obal atómu: škrupiny, podúrovne a elektrónová konfigurácia
Prehľad elektrónového obalu atómu: škrupiny, podúrovne (s, p, d, f), princípy obsadzovania (Pauli, Hund, Aufbau) a elektrónová konfigurácia vysvetľujúca chemické vlastnosti prvkov.
Elektrónový obal je vonkajšia oblasť okolo atómového atómu, ktorá obklopuje jeho jadro. V tejto oblasti sa nachádzajú viazané častice nazývané elektróny. V kvantovej mechanike sa pojem často opisuje ako súbor atómových orbitálov s rovnakým hlavným kvantovým číslom n, ktoré spoločne vytvárajú jednu škrupinu.
Galéria obrázkov
1 ObrázokZákladné vlastnosti elektrónového obalu
- Škrupiny (hlavné hladiny) sú označované hlavným kvantovým číslom n (n = 1, 2, 3, ...). Každá škrupina obsahuje podúrovne (podškrupiny).
- Podúrovne sú charakterizované bočným kvantovým číslom l a majú určitý počet orbitálov; orbitály sú regióny s vysokou pravdepodobnosťou výskytu elektrónov.
- Maximálny počet elektrónov v jednej škrupine je daný vzorcom 2n2. Pre praktické zobrazenie tohto vzorca: 2n2
- Pre príklady: n = 1 → max. 2 elektróny; n = 2 → max. 8 elektrónov; n = 3 → max. 18 elektrónov (v praxi závisí obsadenie aj od energetickej usporiadanosti podúrovní).
Podúrovne a pravidlá obsadzovania
- Bežné typy podúrovní označované písmenami sú s, p, d, f (pre l = 0, 1, 2, 3). Každý orbital v podúrovni môže niesť maximálne dva elektróny s opačnými spinmi.
- Obsadzovanie orbitálov riadia pravidlá kvantovej mechaniky, napríklad Pauliho vylučovací princíp a Hundovo pravidlo; pri zostavovaní konfigurácií sa často uplatňuje aj postup podľa energetického poradia (Aufbau).
Elektrónová konfigurácia
Elektrónová konfigurácia popisuje rozloženie elektrónov po jednotlivých škrupinách a podúrovniach a určuje mnohé chemické vlastnosti atómu. Táto konfigurácia tvorí celkovú elektrónovú konfiguráciu príslušného atómu a pomáha vysvetliť stabilitu, väzbové schopnosti a reaktivity prvkov.
Historický kontext názvu
Názov „škrupina“ či „obál“ pre elektrónové hladiny pochádza z Bohrovho modelu, v ktorom sa elektróny považovali za častice pohybujúce sa po definovaných dráhach okolo jadra. V tomto staršom modeli tieto kruhové alebo eliptické dráhy pripomínali vrstvy či škrupiny okolo jadra; termín a predstava sa v rámci kvantovej mechaniky zachovali ako zjednodušené pomenovanie hladín energie.
Valenčný obal
Valenčná škrupina je najvzdialenejšia škrupina atómu v nezlúčenom stave, ktorá obsahuje elektróny, ktoré s najväčšou pravdepodobnosťou určujú povahu všetkých reakcií s atómom a väzbových interakcií s inými atómami. Treba si dať pozor na to, že najvzdialenejšia škrupina iónu sa bežne nenazýva valenčnou škrupinou. Elektróny vo valenčnej škrupine sa označujú ako valenčné elektróny.
V atómoch vzácnych plynov má atóm tendenciu mať 8 elektrónov vo svojej vonkajšej škrupine (okrem hélia, ktoré je schopné zaplniť svoju škrupinu iba 2 elektrónmi). To slúži ako model pre oktetové pravidlo, ktoré sa väčšinou vzťahuje na prvky hlavnej skupiny druhej a tretej periódy. Z hľadiska atómových orbitálov sú elektróny vo valenčnom obale rozložené po 2 v jedinom s orbitále a po 2 v troch p orbitáloch.
V prípade koordinačných komplexov obsahujúcich prechodné kovy pozostáva valenčná škrupina z elektrónov v týchto s a p orbitáloch, ako aj z ďalších až 10 elektrónov, ktoré sú rozdelené po 2 do každého z 5 d orbitálov, takže v úplnej valenčnej škrupine takejto zlúčeniny je spolu 18 elektrónov. Toto sa označuje ako pravidlo osemnástich elektrónov.
| Možný počet elektrónov v škrupinách 1-5 | |
| Shell | Elektróny |
| 1 | 2 |
| 2 | 8 |
| 3 | 18 |
| 4 | 32 |
| 5 | 32 |
| 6 | 18 |
| 7 | 8 |
Podskupiny
Elektrónové podzložky sa označujú písmenami s, p, d, f, g, h, i atď., ktoré zodpovedajú azimutálnym kvantovým číslam (l-hodnotám) 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6 atď. Každá škrupina môže obsahovať až 2, 6, 10, 14, resp. 18 elektrónov, alebo 2(2l + 1) elektrónov v každej podškrupine. Zápis "s", "p", "d" a "f" pochádza z dnes už zdiskreditovaného systému kategorizácie spektrálnych čiar na "ostré", "hlavné", "rozptýlené" alebo "základné" na základe ich pozorovanej jemnej štruktúry. Keď boli opísané prvé štyri typy orbitálov, boli spojené s týmito typmi spektrálnych čiar, ale neexistovali žiadne iné názvy. Označenia "g", "h" atď. boli odvodené podľa abecedného poradia.
Otázky a odpovede
Otázka: Čo je to elektrónový obal?
Odpoveď: Elektrónový obal alebo hlavná energetická úroveň je časť atómu, v ktorej sa nachádzajú elektróny obiehajúce okolo jadra atómu.
Otázka: Koľko elektrónov môže byť v určitom obale?
Odpoveď: Počet elektrónov, ktoré môžu byť v určitom obale, sa rovná 2n2.
Otázka: Čo uvádza Bohrov model o elektrónoch?
Odpoveď: Bohrov model hovorí, že elektróny obiehajú okolo jadra v určitých vzdialenostiach tak, že ich dráhy tvoria "škrupiny".
Otázka: Kto zaviedol tento pojem?
Odpoveď: Tento termín zaviedol Niels Henrik David Bohr.
Otázka: Čo tvorí elektrónovú konfiguráciu atómu?
Odpoveď: Elektrónové obaly tvoria elektrónovú konfiguráciu atómu.
Otázka: Sú všetky atómy zložené z jedného alebo viacerých elektrónových obalov?
Odpoveď: Áno, všetky atómy majú jeden alebo viac elektrónových obalov.
Otázka: Majú všetky elektrónové obaly rôzny počet elektrónov?
Odpoveď: Áno, všetky elektrónové obaly majú rôzny počet elektrónov.
Súvisiace články
Autor
AlegsaOnline.com Elektrónový obal atómu: škrupiny, podúrovne a elektrónová konfigurácia Leandro Alegsa
URL: https://sk.alegsaonline.com/art/30735
