Elektronická vrstva

V chemii a atomová fyzika , An elektronový obal z atomu je množina atomových orbitalů , které sdílejí stejnou hlavní kvantové číslo $n$ ; orbitaly také sdílející stejné azimutální kvantové číslo $ℓ$ tvoří elektronickou subshell . Termíny vrstva a podsady se dědí z kvantové teorie na počátku XX th století, a zejména na teoretických vývoj zavedených Arnold Sommerfeld kolem Bohr modelu , což je vysvětleno na jemnou strukturu těchto spektrálních čar na atom vodíku a ionty hydrogenic kvantifikací energetické hladiny jednotlivých elektronů kolem jádra jako funkce kvantových čísel .

Elektronické vrstvy jsou identifikovány podle jejich kvantového čísla $n$ , rovného 1, 2, 3 atd. nebo historicky písmeny K, L, M atd. používá se v rentgenové spektroskopii . Odpovídají rostoucí energii, která má za následek zvýšení vzdálenosti od atomového jádra. K vrstva, pro kterou je $n$ = 1 , je nejblíže jádru a vrstvy L, M, N, O, P a Q, odpovídající $n$ = 2, 3, 4, 5, 6 a 7 , jsou uspořádány zvýšením vzdálenosti k jádru soustředným způsobem. Každý elektronový obal může obsahovat maximální počet elektronů rovný 2 $n$ 2 : K obal může tedy obsahovat až 2 elektrony, L plášť až 8 elektronů, M plášť až 18 elektronů, N plášť až 32 elektronů , O plášť až 50 elektronů, P plášť až 72 elektronů a Q plášť až 98 elektronů.

Pokud číslo $n$ nemůže překročit 7 pro atomy v základním stavu, může nabývat mnohem vyšších hodnot v případě excitovaných atomů , jak je tomu zejména u atomů Rydberg . S výjimkou přechodových prvků se vnější elektronická skořápka atomu nazývá valenční skořepina ; počet elektronů, které jej obsadí, určuje chemické vlastnosti atomu: nejreaktivnější jsou chemické prvky, jejichž valenční obal je obsazen pouze jedním elektronem - vodík a alkalické kovy , zatímco ty, jejichž valenční obal je nasycen elektrony - ušlechtilé plyny - bývají chemicky inertní.

Elektronické vrstvy, definované číslem $n$ , samy o sobě neumožňují zohlednit spektroskopická pozorování . Kromě azimutálního čísla $ℓ$ , které umožňuje rozlišit elektronické podvrstvy , jsou elektrony definovány také magnetickým kvantovým číslem $m$ $ℓ$ a magnetickým kvantovým počtem spinů $m$ $s$ . Tato čtyři kvantová čísla ( $n$ , $ℓ$ , $m$ $ℓ$ , $m$ $s$ ) umožňují modelovat elektronickou konfiguraci elektricky neutrálních atomů v základním stavu pomocí Klechkowského pravidla , prvního Hundova pravidla a vylučovacího principu Pauliho ; distribuce elektronů elektronovými vrstvami chemických prvků v základním stavu je následující:

Chemický prvek			Rodina prvků	Elektrony na vrstvu	Čára	Sloupec (skupina)
1	H	Vodík	Nekovový	1	1	AI
2	Ahoj	Hélium	Vznešený plyn	2	1	Ó
3	Li	Lithium	Alkalický kov	2, 1	2	AI
4	Být	Berýlium	Kov alkalických zemin	2, 2	2	II A
5	B	Bor	Metaloid	2, 3	2	III B
6	VS	Uhlík	Nekovový	2, 4	2	IV B
7	NE	Dusík	Nekovový	2, 5	2	VB
8	Ó	Kyslík	Nekovový	2, 6	2	VI B
9	F	Fluor	Halogen	2, 7	2	VII B
10	narozený	Neon	Vznešený plyn	2, 8	2	Ó
11	N / A	Sodík	Alkalický kov	2, 8, 1	3	AI
12	Mg	Hořčík	Kov alkalických zemin	2, 8, 2	3	II A
13	Al	Hliník	Špatný kov	2, 8, 3	3	III B
14	Ano	Křemík	Metaloid	2, 8, 4	3	IV B
15	P	Fosfor	Nekovový	2, 8, 5	3	VB
16	S	Síra	Nekovový	2, 8, 6	3	VI B
17	Cl	Chlór	Halogen	2, 8, 7	3	VII B
18	Ar	Argon	Vznešený plyn	2, 8, 8	3	Ó
19	K.	Draslík	Alkalický kov	2, 8, 8, 1	4	AI
20	To	Vápník	Kov alkalických zemin	2, 8, 8, 2	4	II A
21	Sc	Skandium	Přechodný kov	2, 8, 9, 2	4	III A
22	Ti	Titan	Přechodný kov	2, 8, 10, 2	4	IV A
23	PROTI	Vanadium	Přechodný kov	2, 8, 11, 2	4	JÍT
24	Cr	Chrom	Přechodný kov	2, 8, 13, 1	4	PŘES
25	Mn	Mangan	Přechodný kov	2, 8, 13, 2	4	VII A
26	Fe	Žehlička	Přechodný kov	2, 8, 14, 2	4	VII
27	Spol	Kobalt	Přechodný kov	2, 8, 15, 2	4	VII
28	Nebo	Nikl	Přechodný kov	2, 8, 16, 2 nebo 2, 8, 17, 1	4	VII
29	Cu	Měď	Přechodný kov	2, 8, 18, 1	4	IB
30	Zn	Zinek	Špatný kov	2, 8, 18, 2	4	II B
31	Ga	Gallium	Špatný kov	2, 8, 18, 3	4	III B
32	Ge	Germanium	Metaloid	2, 8, 18, 4	4	IV B
33	Eso	Arsen	Metaloid	2, 8, 18, 5	4	VB
34	Se	Selen	Nekovový	2, 8, 18, 6	4	VI B
35	Br	Bróm	Halogen	2, 8, 18, 7	4	VII B
36	Kr	Krypton	Vznešený plyn	2, 8, 18, 8	4	Ó
37	Rb	Rubidium	Alkalický kov	2, 8, 18, 8, 1	5	AI
38	Sr	Stroncium	Kov alkalických zemin	2, 8, 18, 8, 2
39	Y	Yttrium	Přechodný kov	2, 8, 18, 9, 2
40	Zr	Zirkonium	Přechodný kov	2, 8, 18, 10, 2
41	Pozn	Niob	Přechodný kov	2, 8, 18, 12, 1
42	Mo	Molybden	Přechodný kov	2, 8, 18, 13, 1
43	Tc	Technecium	Přechodný kov	2, 8, 18, 13, 2
44	Ru	Ruthenium	Přechodný kov	2, 8, 18, 15, 1
45	Rh	Rhodium	Přechodný kov	2, 8, 18, 16, 1
46	Pd	Palladium	Přechodný kov	2, 8, 18, 18
47	Ag	stříbrný	Přechodný kov	2, 8, 18, 18, 1
48	CD	Kadmium	Špatný kov	2, 8, 18, 18, 2
49	v	Indium	Špatný kov	2, 8, 18, 18, 3
50	Sn	Cín	Špatný kov	2, 8, 18, 18, 4
51	Sb	Antimon	Metaloid	2, 8, 18, 18, 5
52	Vy	Telur	Metaloid	2, 8, 18, 18, 6
53	Já	Jód	Halogen	2, 8, 18, 18, 7
54	Xe	Xenon	Vznešený plyn	2, 8, 18, 18, 8
55	Čs	Cesium	Alkalický kov	2, 8, 18, 18, 8, 1
56	Ba	Baryum	Kov alkalických zemin	2, 8, 18, 18, 8, 2
57	The	Lanthan	Lanthanid	2, 8, 18, 18, 9, 2
58	Tento	Cer	Lanthanid	2, 8, 18, 19, 9, 2
59	Pr	Praseodymium	Lanthanid	2, 8, 18, 21, 8, 2
60	Nd	Neodym	Lanthanid	2, 8, 18, 22, 8, 2
61	Odpoledne	Promethium	Lanthanid	2, 8, 18, 23, 8, 2
62	Sm	Samarium	Lanthanid	2, 8, 18, 24, 8, 2
63	Měl	Europium	Lanthanid	2, 8, 18, 25, 8, 2
64	Gd	Gadolinium	Lanthanid	2, 8, 18, 25, 9, 2
65	Tb	Terbium	Lanthanid	2, 8, 18, 27, 8, 2
66	Dy	Dysprosium	Lanthanid	2, 8, 18, 28, 8, 2
67	Ho	Holmium	Lanthanid	2, 8, 18, 29, 8, 2
68	Er	Erbium	Lanthanid	2, 8, 18, 30, 8, 2
69	Tm	Thulium	Lanthanid	2, 8, 18, 31, 8, 2
70	Yb	Ytterbium	Lanthanid	2, 8, 18, 32, 8, 2
71	Číst	Lutecium	Lanthanid	2, 8, 18, 32, 9, 2
72	Hf	Hafnium	Přechodný kov	2, 8, 18, 32, 10, 2
73	Vaše	Tantal	Přechodný kov	2, 8, 18, 32, 11, 2
74	Ž	Wolfram	Přechodný kov	2, 8, 18, 32, 12, 2
75	Re	Rhenium	Přechodný kov	2, 8, 18, 32, 13, 2
76	Kost	Osmium	Přechodný kov	2, 8, 18, 32, 14, 2
77	Ir	Iridium	Přechodný kov	2, 8, 18, 32, 15, 2
78	Pt	Platina	Přechodný kov	2, 8, 18, 32, 17, 1
79	Na	Zlato	Přechodný kov	2, 8, 18, 32, 18, 1
80	Hg	Rtuť	Špatný kov	2, 8, 18, 32, 18, 2
81	Tl	Thalium	Špatný kov	2, 8, 18, 32, 18, 3
82	Pb	Vést	Špatný kov	2, 8, 18, 32, 18, 4
83	Bi	Vizmut	Špatný kov	2, 8, 18, 32, 18, 5
84	Po	Polonium	Špatný kov	2, 8, 18, 32, 18, 6
85	Na	Stát	Metaloid	2, 8, 18, 32, 18, 7
86	Rn	Radon	Vznešený plyn	2, 8, 18, 32, 18, 8
87	Fr.	Francium	Alkalický kov	2, 8, 18, 32, 18, 8, 1
88	Ra	Rádium	Kov alkalických zemin	2, 8, 18, 32, 18, 8, 2
89	Ac	Actinium	Aktinid	2, 8, 18, 32, 18, 9, 2
90	Čt	Thorium	Aktinid	2, 8, 18, 32, 18, 10, 2
91	Pa	Protactinium	Aktinid	2, 8, 18, 32, 20, 9, 2
92	U	Uran	Aktinid	2, 8, 18, 32, 21, 9, 2
93	Np	Neptunium	Aktinid	2, 8, 18, 32, 22, 9, 2
94	Mohl	Plutonium	Aktinid	2, 8, 18, 32, 24, 8, 2
95	Dopoledne	Americium	Aktinid	2, 8, 18, 32, 25, 8, 2
96	Cm	Kurium	Aktinid	2, 8, 18, 32, 25, 9, 2
97	Bk	Berkelium	Aktinid	2, 8, 18, 32, 27, 8, 2
98	Srov	Kalifornium	Aktinid	2, 8, 18, 32, 28, 8, 2
99	Je	Einsteinium	Aktinid	2, 8, 18, 32, 29, 8, 2
100	Fm	Fermium	Aktinid	2, 8, 18, 32, 30, 8, 2
101	Md	Mendelevium	Aktinid	2, 8, 18, 32, 31, 8, 2
102	Ne	Nobelium	Aktinid	2, 8, 18, 32, 32, 8, 2
103	Lr	Lawrencium	Aktinid	2, 8, 18, 32, 32, 8, 3
104	Rf	Rutherfordium	Přechodný kov	2, 8, 18, 32, 32, 10, 2
105	Db	Dubnium	Přechodný kov	2, 8, 18, 32, 32, 11, 2
106	Sg	Seaborgium	Přechodný kov	2, 8, 18, 32, 32, 12, 2
107	Bh	Bohrium	Přechodný kov	2, 8, 18, 32, 32, 13, 2
108	Hs	Draslík	Přechodný kov	2, 8, 18, 32, 32, 14, 2
109	Mt.	Meitnerium	Neurčitý	2, 8, 18, 32, 32, 15, 2
110	Ds	Darmstadtium	Neurčitý	2, 8, 18, 32, 32, 16, 2
111	Rg	Roentgenium	Neurčitý	2, 8, 18, 32, 32, 17, 2
112	Cn	Copernicium	Přechodný kov	2, 8, 18, 32, 32, 18, 2
113	Nh	Nihonium	Neurčitý	2, 8, 18, 32, 32, 18, 3
114	Fl	Flerovium	Neurčitý	2, 8, 18, 32, 32, 18, 4
115	Mc	Moscovium	Neurčitý	2, 8, 18, 32, 32, 18, 5
116	Lv	Livermorium	Neurčitý	2, 8, 18, 32, 32, 18, 6
117	Ts	Tennesse	Neurčitý	2, 8, 18, 32, 32, 18, 7
118	Og	Oganesson	Neurčitý	2, 8, 18, 32, 32, 18, 8

Poznámky a odkazy

Poznámky

Vrstvy O, P a Q nejsou nikdy zcela vyplněny. Například oganesson , známý prvek s atomovým číslem vyšší ( $Z$ = 118), obsahuje pouze 32 elektronů na O vrstvě 18 na P vrstvě a vrstvě 8 Q.
Případ niklu je nejednoznačný, protože představuje dvě elektronické konfigurace energií dostatečně blízko k překrytí: nižší energie pravidelné konfigurace [ Ar ] 3d 8 4s 2 je nižší než nižší energie nepravidelné konfigurace [ Ar ] 3d 9 4s 1 , takže je často uchováván v učebnicích, zejména proto, že je podporován experimentálními údaji; je to však nepravidelná konfigurace, která má nižší průměrnou energii z těchto dvou, takže je také zachována pro výpočty niklu.

Reference

(in) CRC Handbook of Chemistry and Physics , § 1: Základní konstanty jednotek a konverzních faktorů , podsekce: Electron Konfigurace neutrální atomy v základním stavu , 84 th -line vydání, CRC Press, Boca Raton, Florida, 2003.