Videnskab
 science >> Videnskab >  >> Kemi

Sådan finder du antallet af orbitaler i hvert energiniveau

Orbitaler, og hvor mange elektroner hver har, er central i processen med kemisk binding, og fra et fysisk perspektiv er orbitaler tæt bundet til energiniveauet for elektronerne i det pågældende atom. Hvis du er blevet bedt om at finde orbitaler til et specifikt energiniveau, vil det at forstå, hvordan disse to er forbundet, både uddybe din forståelse af emnet og give dig det svar, du leder efter.

TL; DR ( For lang; læste ikke)

Det vigtigste kvanttal, n
, bestemmer energiniveauet for elektronet i et atom. Der er n
> 2 orbitaler for hvert energiniveau. Så for n
\u003d 3 er der ni orbitaler, og for n
\u003d 4 er der 16 orbitaler.
Forståelse af kvantumre

Når vi diskuterer elektronkonfigurationer, " kvanttal ”er vidt brugt. Dette er tal, der definerer den specifikke tilstand, en elektron er i for sin "bane" omkring atomens kerne. Det vigtigste kvanttal, du har brug for, for at beregne antallet af orbitaler for hvert energiniveau, er det vigtigste kvanttal, der får symbolet n
. Dette fortæller dig energiniveauet for elektronet, og et større hovedkvantetal betyder, at elektronet er længere væk fra kernen.

De to andre kvanttal, der forklarer orbitaler og under niveauer, er det vinkelmomentkvanttal (< em> l
) og det magnetiske kvantetal ( m l
). Ligesom almindeligt vinkelmomentum fortæller vinkelmomentkvanttalet, hvor hurtigt elektronet kredser rundt, og det bestemmer formen på orbitalen. Det magnetiske kvantetal specificerer en orbital ud af dem, der er tilgængelige.

Det vigtigste kvanttal n
tager hele talværdier (heltal) som 1, 2, 3, 4 og så videre. Vinkelmomentkvanttalet l
tager hele talværdier startende fra 0 og op til n
- 1, så for n
\u003d 3, l
kunne tage værdier 0, 1 eller 2 (hvis n
\u003d 3, derefter n
- 1 \u003d 2). Endelig tager det magnetiske kvantetal m l
hele talværdier fra - l

til + l
, så for l
\u003d 2, det kan være −2, −1, 0, +1 eller +2.


Tips

  • I kemi i især l
    numrene får hver et bogstav. Så s
    bruges til l
    \u003d 0, p
    bruges til l
    \u003d 1, d
    bruges for l
    \u003d 2 og f
    bruges til l
    \u003d 3. Fra dette punkt stiger bogstaverne alfabetisk. Så et elektron i 2_p_ shell har n
    \u003d 2 og l
    \u003d 1. Denne notation bruges ofte til at specificere elektronkonfigurationer. For eksempel ville 2_p_ 2 betyde, at der var to elektroner, der besatte dette underskal.


    Hvor mange orbitaler i hvert energiniveau? Den enkle metode

    Den nemmeste måde at finde ud af, hvor mange orbitaler i hvert energiniveau er at bruge oplysningerne ovenfor og simpelthen tælle orbitaler og subniveauer. Energiniveauet bestemmes af n
    , så du behøver kun at overveje en fast værdi for n
    . Ved hjælp af n
    \u003d 3 som et eksempel ved vi fra ovenstående, at l
    kan være et hvilket som helst tal fra 0 til n
    - 1. Dette betyder l
    kan være 0, 1 eller 2. Og for hver værdi af l
    kan m l
    være alt fra - l

    til + l
    . Hver kombination af l
    og m l
    er en bestemt orbital, så du kan regne det ud ved at gå gennem indstillingerne og tælle dem.

    For < em> n
    \u003d 3, du kan arbejde igennem værdierne af l
    igen. For l
    \u003d 0 er der kun en mulighed, m l
    \u003d 0. For l
    \u003d 1 er der tre værdier ( m l
    \u003d −1, 0 eller +1). For l
    \u003d 2 er der fem mulige værdier ( m l
    \u003d −2, −1, 0, +1 eller +2). Så tilføjelse af mulighederne giver 1 + 3 + 5 \u003d 9 orbitaler i alt.

    For n
    \u003d 4, kan du gennemgå den samme proces, men i dette tilfælde l
    går op til 3 i stedet for kun to. Så du har de ni orbitaler fra før, og for l
    \u003d 3, m l
    \u003d −3, −2, −1, 0, +1, + 2 eller +3. Dette giver syv ekstra orbitaler, så for n
    \u003d 4 er der 9 + 7 \u003d 16 orbitaler. Dette er lidt af en arbejdskrævende måde at udarbejde antallet af orbitaler på, men det er pålideligt og enkelt.
    Hvor mange orbitaler i hvert energiniveau? En hurtigere metode -

    Hvis du er tilpas med at tage kvadratet med et tal, er der en meget hurtigere måde at finde orbitaler til et energiniveau. Du har måske bemærket ovenfor, at eksemplerne fulgte formelantal orbitaler \u003d n
    2. For n
    \u003d 3 var der ni, og for n
    \u003d 4 var der 16. Dette viser sig at være en generel regel, så for n
    \u003d 2, der er 2 2 \u003d 4 orbitals, og for n
    \u003d 5 er der 5 2 \u003d 25 orbitals. Du kan tjekke disse svar med den enkle metode, hvis du vil, men det fungerer under alle omstændigheder.
    Hvor mange elektroner i hvert energiniveau?

    Der er også en nem måde at finde ud af, hvor mange elektroner er i hvert energiniveau. Hver orbitale har to elektroner, fordi de også har et ekstra kvantetal: m s
    , spin-kvanttalet. Dette kan kun tage to værdier for elektroner: −1/2 eller +1/2. Så for hver orbital er der maksimalt to elektroner. Dette betyder, at: maksimalt antal elektroner i et energiniveau \u003d 2_n_ 2. I dette udtryk er n
    det vigtigste kvantetal. Bemærk, at ikke alle de tilgængelige pletter i alle tilfælde vil være fulde, så du er nødt til at kombinere dette med en smule mere information, såsom antallet af elektroner i det pågældende atom, for at finde orbitaler, der vil være fuldt optaget af elektroner.