Αρχές δόμησης πολυηλεκτρονικών ατόμων

Τρεις αρχές γεμίζουν κάθε άτομο: η χαμηλότερη ενέργεια πρώτα, δύο ηλεκτρόνια το πολύ ανά τροχιακό, και χωριστά πριν ζευγαρώσουν.

Γ΄ Λυκείου · Χημεία · Ενοτητα 6 · 20 λεπτά

Το μάθημα είναι στο σχολικό βιβλίο. Δεν το αντιγράφουμε εδώ. Άνοιξε το επίσημο κεφάλαιο και γύρνα για την εξάσκηση.

Άνοιγμα βιβλίου ↗

Η σύνοψη, οι όροι και οι ασκήσεις γράφτηκαν με τη βοήθεια τεχνητής νοημοσύνης από το σχολικό βιβλίο και μπορεί να έχουν λάθη. Πηγή είναι πάντα το βιβλίο: ό,τι σου φαίνεται περίεργο, έλεγξέ το εκεί. Βρήκες λάθος; Γράψε μας στο aporia@signmak.com.

Σχεδιάγραμμα

Δική μας σύνοψη της ενότητας, για επανάληψη. Πηγή είναι πάντα το βιβλίο.

Τι έγινε

Η συμπλήρωση των τροχιακών με ηλεκτρόνια (ηλεκτρονιακή δόμηση) καθορίζει την ηλεκτρονιακή δομή και τη χημική συμπεριφορά του ατόμου.
Κατά την απαγορευτική αρχή του Pauli κάθε τροχιακό έχει έως δύο ηλεκτρόνια, οπότε οι στιβάδες K, L, M, N χωρούν 2, 8, 18, 32 ηλεκτρόνια.
Στα πολυηλεκτρονικά άτομα οι απώσεις μεταξύ ηλεκτρονίων κάνουν τις υποστιβάδες της ίδιας στιβάδας να έχουν διαφορετική ενέργεια.
Κατά την αρχή της ελάχιστης ενέργειας τα ηλεκτρόνια πάνε πρώτα στις υποστιβάδες με μικρότερο n + l, και σε ισοπαλία σε αυτή με μικρότερο n.
Παράδειγμα: ₂₆Fe: 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 3d⁶ 4s² και Fe²⁺: 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 3d⁶.
Ο κανόνας του Hund ορίζει ότι στην ίδια υποστιβάδα τα ηλεκτρόνια έχουν κατά προτίμηση παράλληλα spin.
Οι τρεις κανόνες μαζί αποτελούν την αρχή ηλεκτρονιακής δόμησης (aufbau). Υπάρχουν εξαιρέσεις, όπως το ₂₄Cr.

Πρόσωπα

W. Pauli: φυσικός αυστριακής καταγωγής, βραβείο Νόμπελ φυσικής για την απαγορευτική αρχή
Hund: ο κανόνας του ορίζει πώς μοιράζονται τα ηλεκτρόνια σε τροχιακά της ίδιας υποστιβάδας

Όροι

ηλεκτρονιακή δόμηση: η συμπλήρωση των τροχιακών ενός ατόμου με ηλεκτρόνια
θεμελιώδης κατάσταση: η κατάσταση του ατόμου όταν τα ηλεκτρόνια βρίσκονται στα τροχιακά που προβλέπει η δόμηση, π.χ. το ηλεκτρόνιο του H στο 1s
απαγορευτική αρχή του Pauli: δύο ηλεκτρόνια του ίδιου ατόμου δεν μπορούν να έχουν ίδια τετράδα κβαντικών αριθμών (n, l, ml, ms)
αρχή της ελάχιστης ενέργειας: τα ηλεκτρόνια καταλαμβάνουν τα τροχιακά με τη μικρότερη ενέργεια, για μέγιστη σταθερότητα στη θεμελιώδη κατάσταση
κανόνας n + l: χαμηλότερη ενέργεια έχει η υποστιβάδα με μικρότερο n + l. Αν το άθροισμα είναι ίσο, αυτή με το μικρότερο n
κανόνας του Hund: ηλεκτρόνια σε τροχιακά της ίδιας υποστιβάδας έχουν κατά προτίμηση παράλληλα spin
αρχή δόμησης (aufbau): η αρχή ελάχιστης ενέργειας, η απαγορευτική αρχή του Pauli και ο κανόνας του Hund μαζί
υδρογονοειδή: ιόντα με ένα μόνο ηλεκτρόνιο, π.χ. He⁺, Li²⁺

ΠΑΙΞΕ ΤΟΑριθμοί · Τηλεπαιχνίδι · Η Σκάλα · Η Τελεία · Κρεμάλα · όλα με την ύλη αυτού του μαθήματος.

Ασκήσεις με λύσεις

Κάθε άσκηση διορθώνεται μόλις απαντήσεις και δείχνει πώς βγαίνει η σωστή απάντηση. Οι ασκήσεις φτιάχνονται για αυτή την ενότητα κάθε φορά από την αρχή. Δεν είναι οι λύσεις των ασκήσεων του σχολικού βιβλίου.

Συχνές απορίες

Ποια είναι η σειρά πλήρωσης;

1s, 2s, 2p, 3s, 3p, 4s, 3d, 4p, 5s, 4d, 5p, 6s και ούτω καθεξής, κατά αυξανόμενη ενέργεια.

Γιατί η 4s πριν από την 3d;

Γιατί έχει μικρότερη ενέργεια, παρότι ανήκει σε μεγαλύτερη στιβάδα. Γι' αυτό η σειρά δεν είναι απλώς αριθμητική.

Τι λέει η απαγορευτική αρχή του Pauli;

Ότι δύο ηλεκτρόνια του ίδιου ατόμου δεν μπορούν να έχουν και τους τέσσερις κβαντικούς αριθμούς ίδιους. Άρα κάθε τροχιακό χωράει δύο, με αντίθετα spin.

Τι λέει ο κανόνας του Hund;

Ότι τα ηλεκτρόνια καταλαμβάνουν πρώτα χωριστά τα τροχιακά της ίδιας υποστιβάδας, με παράλληλα spin, και ζευγαρώνουν μόνο όταν χρειαστεί.

Ανοίγει το μενού κοινοποίησης του κινητού σου. Αν δεν υπάρχει, αντιγράφεται ο σύνδεσμος.

Είσαι εκπαιδευτικός; Ανάρτησέ το στο Google Classroom ↗

Νέα από το aporia.gr Νέες ενότητες και ό,τι βρίσκουμε στα θέματα των Πανελληνίων, στη σελίδα μας στο Facebook.

Ακολούθησε Κοινοποίησε τη σελίδα