KVANTNI BROJEVI ELEKTRONSKE KONFUGURACIJE I PERIODIČNOST.

KVANTNI BROJEVI ELEKTRONSKE KONFUGURACIJE I PERIODIČNOST

Kako su elektroni raspoređeni u atomima?
A) Šta je elektronska konfiguracija

B) TRI PRAVILA ODREĐUJU RASPORED ELEKTRONA U ATOMIMA
1) Paulijev princip isključivosti – ne mogu postojati dva elektrona u jednom atomu sa sva četiri ista kvantna broja. 2) Princip popunjavanja: prvo se popunjavaju atomske orbite najniže, tj. niže energije. 3) Hund‘ovo pravilo – najstabilniji aranžman elektrona u podljsci je onaj sa najvećim brojem uparenih spinova

Najniža energija je određena sa n+l pravilom, to znači da suma ova dva kvantna broja određuje najnižu energiju, što je manja ova suma, manja je energija. Ukoliko su neke dvije sume iste, onda niža vrijednost n određuje nižu energiju. n + l 1 + 0 = s 2 + 0 = s 2 + 1 = p 3 + 0 = s 3 + 1 = p 3 + 2 = d 4 + 0 = s 4 + 1 = p

Poredak je: 1s, 2s, 2p, 3s, 3p, 4s, 3d, 4p, 5s, 4d etc.

Dijagonalno pravilo 1s 2s 2p 3s 3p 3d 4s 4p 4d 4f 5s 5p 5d 5f 6s 6p 6d 6f Za određivanje elektronske konfiguracije elementa moguće je koristiti i periodni sistem elemenata.

II. ELEKTRONSKE KONFIGURACIJE – OSNOVNO STANJE
Element Elektronska konfiguracija 1H s1 2He s2 3Li s22s1 4Be s22s2 5B s22s22p1 6C s22s22p2 7N s22s22p3

8O s22s22p4 9F s22s22p5 10Ne s22s22p6 11Na s22s22p63s1 12Mg s22s22p63s2 13Al s22s22p63s23p1 14Si s22s22p63s23p2 15P s22s22p63s23p3 16S s22s22p63s23p4 17Cl s22s22p63s23p5 18Ar s22s22p63s23p6

19K s22s22p63s23p64s1 20Ca s22s22p63s23p64s2 21Sc s22s22p63s23p64s23d1 22Ti s22s22p63s23p64s23d2 23V s22s22p63s23p64s23d3 24Cr s22s22p63s23p64s13d5

25Mn s22s22p63s23p64s23d5 26Fe s22s22p63s23p64s23d6 27Co s22s22p63s23p64s23d7 28Ni s22s22p63s23p64s23d8 29Cu s22s22p63s23p64s13d10

Dodatni izuzeci su Mo 5s14d5; Ag 5s14d10; Au 6s15d10
30Zn s22s22p63s23p64s23d10 31Ga s22s22p63s23p64s23d104p1 32Ge s2 2s22p63s23p64s23d104p2 33As s2 2s22p63s23p64s23d104p3 34Se s22s22p63s23p64s23d104p4 35Br s22s22p63s23p64s23d104p5 36Kr s22s22p63s23p64s23d104p6

Elektronska konfiguracija višeelektronskih atoma (Princip izgradnje)
Elektroni nastoje da budu u najnižim energetskim stanjima (orbitalama). Princip izgradnje nas vodi kod popunjavanja orbita: Popuni prvo najnižu energiju. U svakoj orbitali mogu biti maksimalno dva elektrona suprotnih spinova. Degenerisane orbitale (one sa istom energijom) slijede Hundovo pravilo Hundovo pravilo: Ako dvije ili više orbitala imaju istu energiju, popuni svaku orbitalu sa po jednim elektronom prije nego upariš elektrone. To jest 1: Odredi elektronsku konfiguraciju vodonika i helijuma: H  1s1;  He  1s2;  To jest 2 ; Odredi elektronsku konfiguraciju elemenata drugog reda. To jest 3: Odredi elektronsku konfiguraciju elemenata iz četvrtog reda. Ukratko: elektronska konfiguracija arsena je [Ar]4s23d104p3.

Orbitalni Dijagrami

1s s p

Periodni sistem i elektronska konfiguracija
Elementi u istoj koloni će imati istu elektronsku konfiguraciju zadnje ljuske.

Anomalne elektronske konfiguracije
Postoji nekoliko izuzetaka u odnosu na princip izgradnje. Stabilna konfiguracija: Polu-popunjena d podljuska: Cr has [Ar]4s13d5; Mo has [Kr] 5s14d5 Popunjena d podljuska: Cu has [Ar]4s13d10 Ag has [Kr]5s14d10. Au has [Xe]6s14f145d10 Izuzeci se dešavaju kod većih elemenata gdje su orbitalne energije slične.

Razvoj periodnog sistema
Mendeljejev je razvio periodni sistem tako što je redao elemente po njihovim hemijskim osobinama. Alkalni metali imaju valenciju +1, alkalni metali zemlje + 2 Nemetali obično imaju negativnu valenciju (1 za halide, 2 za grupu 6A, itd.) Uočena su prazna mjesta gdje treba da se nalaze neki elementi Otkrivanje elemenata sa tačnim osobinama.

Periodične osobine Zakon periodičnosti = elementi koji su poredani po atomskom broju imaju fizičke i hemijske osobine koje se mijenjaju periodično. Posmatrajmo slijedeće trendove periodičnosti: Poluprečnici atoma Energuja jonizacije Elektronski afinitet

Orbitale i višeelektronski atomi
Elektrone privlači nukleus, ali ih odbijaju ostali elektroni u omotaču. Ovo odbijanje od strane drugih elektrona smanjuje privlačenje od nukleusa za mali iznos pa zato govorimo o “efektivnom naboju nukleusa” Efektivni naboj nukleusa: Čisti naboj nukleusa koji osjeća elektron nakon zaklanjanja drugim elektronima u atomu . Zeff = Zact  Zshield.

Atomic Radius Atomski radijusi elemenata
Atomski radijusi u stvari opadaju duž reda u periodnom sistemu usljed rasta efektivnog naboja nukleusa. Unutar svake grupe (vertikalna kolona) atomski radijusi rastu sa brojem periode.

Atomski radijus 2 Ako je pozitivno valentan, radijus opada dok ako je negativno valentan radijus raste. Kada substance imaju isti broj elektrona (izoelektronik) radijus će zavisiti od toga koji ima najveći broj protona. PRIMJER: Odredi koja od slijedećih substanci ima najveći radijus: P3, S2, Cl, Ar, K+, Ca2+.

Jonizaciona energija Jonizaciona energija, Ei: minimalna energija potrebna da se elektron pomjeri iz osnovnog stanja M(g) + h  M+ + e. Ei je u vezi sa elektronskom konfiguracijom. Više energije = stabilno osnovno stanje. Predznak jonizacione energije je uvijek pozitivan, tj. tu energiju treba dovesti da bi se desila jonizacija. Jonizaciona energija je inverzno proporcionalna sa radijusom i direktno je u vezi sa Zeff.

Jonizaciona energija Izuzeci:
B, Al, Ga, itd.: njihove jonizacione energije su malo niže od jonizacionih energija elemenata koji su prije njih u periodi. Before ionization ns2np1. After ionization is ns2. Higher energy  smaller radius. Group 6A elements. Before ionization ns2np4. After ionization ns2np3 where each p electron in different orbital (Hund’s rule). Electron-electron repulsion by two electrons in same orbital increases the energy (lowers EI).