Elektronická podložka

V kvantové chemii , An elektron podslupka z atomu je množina atomových orbitalů sdílejí oba stejné hlavní kvantové číslo n a stejný vedlejší kvantové číslo pásmy  ; atomové orbitaly, které sdílejí pouze stejné hlavní kvantové číslo n, tvoří elektronický obal . Termíny vrstva a dolní vrstva se dědí z kvantové teorie z počátku minulého století, a zejména z teoretických vývoje zavedená Arnold Sommerfeld kolem modelu Bohra , který vysvětlil jemnou strukturu ze spektrálních čar z atomu vodíku . a vodíkové ionty kvantifikací energetické hladiny na elektronů kolem atomových jader jako funkce kvantových čísel .

Elektronické podvrstvy jsou označeny číslem a písmenem: první představuje kvantové číslo n, které definuje elektronickou vrstvu, zatímco písmeno odpovídá hodnotě ℓ definující elektronickou podvrstvu, podle korespondence vyplývající z termínů použitých na počátku dny spektroskopie pro kvalifikaci spektrálních čar alkalických kovů  :

Čísla n a ℓ jsou celá čísla splňující n ≥ 1 a 0 ≤ ℓ ≤ n - 1 . Tyto elektrony atomu jsou také charakterizovány dvěma dalšími kvantových čísel: ZAŘÍZENÍ magnetické kvantové číslo m ℓ a magnetické kvantové číslo spin m s , který ověří - ℓ ≤ m ℓ ≤ ℓ a m s = ±1/2, přičemž tyto poslední dvě hodnoty jsou běžně reprezentovány symboly ↑ a ↓. Podle Pauliho vylučovacího principu nemohou mít dva elektrony ze stejného atomu stejný kvantový stav  ; nemohou proto mít svá čtyři kvantová čísla ( n , ℓ , m ℓ , m s ) stejná, takže elektronická skořápka n může konstrukčně obsahovat nanejvýš 2 n 2 elektrony, zatímco podšupina ℓ může obsahovat nanejvýš 2 ( 2 ℓ + 1) elektrony, rozdělené mezi různé atomové orbitaly m ℓ takto:

Výpočet elektronů podvrstvy prvních pěti elektronických vrstev
Kvantová čísla Podsada Magnetické kvantové číslo m ℓ Počet elektronů
Hlavní Azimutální -4 -3 -2 -1 0 1 2 3 4 Podsada Vrstva
n = 1 ℓ = 0 1 s         ↑ ↓         2 2
n = 2 ℓ = 0 2 s         ↑ ↓         2 8
ℓ = 1 2 s       ↑ ↓ ↑ ↓ ↑ ↓       6
n = 3 ℓ = 0 3 s         ↑ ↓         2 18
ℓ = 1 3p       ↑ ↓ ↑ ↓ ↑ ↓       6
ℓ = 2 3d     ↑ ↓ ↑ ↓ ↑ ↓ ↑ ↓ ↑ ↓     10
n = 4 ℓ = 0 4 s         ↑ ↓         2 32
ℓ = 1 4p       ↑ ↓ ↑ ↓ ↑ ↓       6
ℓ = 2 4d     ↑ ↓ ↑ ↓ ↑ ↓ ↑ ↓ ↑ ↓     10
ℓ = 3 4f   ↑ ↓ ↑ ↓ ↑ ↓ ↑ ↓ ↑ ↓ ↑ ↓ ↑ ↓   14
n = 5 ℓ = 0 5 s         ↑ ↓         2 50
ℓ = 1 5p       ↑ ↓ ↑ ↓ ↑ ↓       6
ℓ = 2 5 d     ↑ ↓ ↑ ↓ ↑ ↓ ↑ ↓ ↑ ↓     10
ℓ = 3 5f   ↑ ↓ ↑ ↓ ↑ ↓ ↑ ↓ ↑ ↓ ↑ ↓ ↑ ↓   14
ℓ = 4 5 g ↑ ↓ ↑ ↓ ↑ ↓ ↑ ↓ ↑ ↓ ↑ ↓ ↑ ↓ ↑ ↓ ↑ ↓ 18

Pořadí plnění elektronických spodních skořápek kationtů za účelem získání elektricky neutrálních atomů se řídí pořadí rostoucího počtu n, pak v případě rovnosti rostoucího počtu ℓ :

1s → 2s → 2p → 3s → 3p → 3d → 4s → 4p → 4d → 4f → atd.

Na druhé straně, je pořadí plnění elektronických subshells elektricky neutrálních atomů v základním stavu podle rostoucí atomové číslo následuje pravidlo Klechkowski - plnící z subshells podle rostoucí n + litrů, poté, v případě rovnosti, které zvyšuje n - asi v jednom z pěti případů upraveno Hundovým prvním pravidlem  :

1s → 2s → 2p → 3s → 3p → 4s → 3d → 4p → 5s → 4d → 5p → 6s → 4f → 5d → 6p → 7s → 5f → 6d → 7p .

Posloupnost elektronických dílčích vrstev podle atomového čísla rostoucích podél period periodické tabulky definuje bloky této tabulky  : blok s , blok p , blok d a blok f pro ℓ = 0, 1, 2 a 3 :

  1 2   3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18
1 H     Ahoj
2 Li Být   B VS NE Ó F narozený
3 N / A Mg   Al Ano P S Cl Ar
4 K. To   Sc Ti PROTI Cr Mn Fe Spol Nebo Cu Zn Ga Ge Eso Se Br Kr
5 Rb Sr   Y Zr Pozn Mo Tc Ru Rh Pd Ag CD v Sn Sb Vy Já Xe
6 Čs Ba * Číst Hf Vaše Ž Re Kost Ir Pt Na Hg Tl Pb Bi Po Na Rn
7 Fr. Ra *
* 		Lr Rf Db Sg Bh Hs Mt. Ds Rg Cn Nh Fl Mc Lv Ts Og
  ↓    
  * The Tento Pr Nd Odpoledne Sm Měl Gd Tb Dy Ho Er Tm Yb  
  *
* 		Ac Čt Pa U Np Mohl Dopoledne Cm Bk Srov Je Fm Md Ne  
 
  Block s Blok f Blok d Blok p  
  Bloky z periodické tabulky  
ℓ = 0 ℓ = 3 ℓ = 2 ℓ = 1
1 s  
2 s   2 s 2 s 2 s
3 s   3p 3p 3p
4 s   3d 3d 3d 3d 3d 4p 4p 4p
5 s   4d 4d 4d 4d 4d 5p 5p 5p
6 s 4f 4f 4f 4f 4f 4f 4f 5 d 5 d 5 d 5 d 5 d 6p 6p 6p
7 s 5f 5f 5f 5f 5f 5f 5f 6d 6d 6d 6d 6d 7p 7p 7p
Orbitaly podvrstvy tvořící bloky periodické tabulky .

Poznámky a odkazy

  1. (in) David Griffiths, Úvod do kvantové mechaniky , 1995, Prentice Hall, str.  190–191 . ( ISBN  0-13-124405-1 )
  2. (en) Ira Levine, (2000). Quantum Chemistry , 5 th  edition, 2000, Prentice Hall, pp.  144–145 . ( ISBN  0-13-685512-1 )
  3. ( In ) Keith J. Laidler, John H. Meiser, fyzikální chemie , 1982, Benjamin / Cummings, s.  488 . ( ISBN  0-8053-5682-7 )
  4. (in) Peter Atkins, Julio de Paula, Ronald Friedman, Quanta, Matter and Change: A Molecular Approach to Physical Chemistry , 2009, Oxford University Press, s. 1.  106 . ( ISBN  978-0-19-920606-3 )
  5. (in) "  Pauliho vylučovací princip  " Kompendium chemicko terminologie [ "  Gold Book  "], IUPAC 1997, opravené verze on-line (2006), 2 th  ed.

Související články