KAJ SO ENERGIJSKI PODNARAVNI IN KAKO SO PREDSTAVLJENI? - ZNANOST - 2025

V podravni energije v atomu so način, na katerega se elektroni organizirani v elektronskih lupin, njihovo distribucijo v molekule ali atoma. Te energijske podravnine imenujemo orbitale.

Organizacija elektronov v podravninah je tista, ki omogoča kemične kombinacije različnih atomov in določa tudi njihov položaj znotraj periodične tabele elementov.

Elektroni so v elektronskih lupinah atoma na določen način razporejeni s kombinacijo kvantnih stanj. V trenutku, ko eno od teh stanj zasede elektron, morajo biti drugi elektroni v drugem stanju.

Uvod

Vsak kemični element v periodični tabeli je sestavljen iz atomov, ki so sestavljeni iz nevtronov, protonov in elektronov. Elektroni so negativno nabiti delci, ki jih najdemo okoli jedra katerega koli atoma, porazdeljenih v orbitalah elektronov.

Orbitale elektronov so prostornina prostora, kjer ima elektron 95-odstotno možnost srečanja. Obstajajo različne vrste orbital z različnimi oblikami. V vsaki orbitali sta lahko največ dva elektrona. Prva orbitala atoma je največja verjetnost, da bomo našli elektrone.

Orbitale so označene s črkami s, p, d in f, to je ostro, načelo, difuzno in temeljno, združujejo pa se, ko se atomi združijo in tvorijo večjo molekulo. V vsaki lupini atoma so te kombinacije orbitale.

Na primer, v plasti 1 atoma so S orbitale, v plasti 2 so S in P orbitale, v plasti 3 atoma so S, P in D orbitale in končno v plasti 4 atoma so vse S, P, D in F orbitale.

Tudi v orbitalah najdemo različne podnaravnine, ki lahko shranijo več elektronov. Orbitale na različnih ravneh energije so podobne med seboj, vendar zasedajo različna območja v prostoru.

Prva orbitala in druga orbitala imata enake lastnosti kot S orbitala, imata radialna vozlišča, večjo verjetnost sferičnega volumna in lahko zadržujeta le dva elektrona. Vendar se nahajajo na različnih energetskih nivojih in tako zasedajo različne prostore okoli jedra.

Lokacija na periodični tabeli elementov

Vsaka elektronska konfiguracija elementov je edinstvena, zato določa njihovo lego v periodični tabeli elementov. Ta položaj je opredeljen z obdobjem vsakega elementa in njegovo atomsko številko s številom elektronov, ki jih ima element elementa.

Tako je uporaba periodne tabele za določitev konfiguracije elektronov v atomih ključna. Elementi so razdeljeni v skupine glede na njihove elektronske konfiguracije:

Vsaka orbitala je predstavljena v posebnih blokih znotraj periodične tabele elementov. Na primer, blok S orbitale je regija alkalnih kovin, prva skupina v tabeli in kjer najdemo šest elementov Litij (Li), Rubidij (Rb), Kalij (K), Natrij (Na), Francij ( Fr) in cezij (Cs) in tudi vodik (H), ki ni kovina, ampak plin.

Ta skupina elementov ima elektron, ki ga pogosto zlahka izgubimo, da tvori pozitivno nabit ion. So najbolj aktivne kovine in najbolj reaktivne.

Vodik je v tem primeru plin, vendar je v skupini 1 periodične tabele elementov, saj ima tudi samo en elektron. Vodik lahko tvori ione z enim samim pozitivnim nabojem, toda izvleček njegovega enojnega elektrona zahteva veliko več energije kot odstranjevanje elektronov iz drugih alkalijskih kovin. Pri tvorbi spojin vodik običajno ustvari kovalentne vezi.

Vendar pa se pod izredno visokimi pritiski vodik kovinski in obnaša kot ostali elementi v njegovi skupini. To se dogaja na primer znotraj jedra planeta Jupiter.

Skupina 2 ustreza zemeljskoalkalijskim kovinam, saj imajo njihovi oksidi alkalne lastnosti. Med elementi te skupine najdemo magnezij (Mg) in kalcij (Ca). Tudi njegove orbite spadajo v raven S.

Prehodne kovine, ki v periodični tabeli ustrezajo skupinam od 3 do 12, imajo orbitale tipa D.

Elementi, ki gredo iz skupine 13 do 18. v tabeli, ustrezajo P orbitali. Končno imajo elementi, znani kot lantanidi in aktinidi, orbitale z imenom F.

Lokacija elektronov v orbitalah

V orbitalah atoma najdemo elektrone kot način za zmanjšanje energije. Če bodo torej želeli povečati energijo, bodo elektroni zapolnili glavne orbitalne ravni, odmaknili se od jedra atoma.

Upoštevati je treba, da imajo elektroni intrinzično lastnost, znano kot spin. To je kvantni koncept, ki med drugim določa vrtenje elektrona znotraj orbite. Kaj je bistvenega pomena za določitev vašega položaja na energijskih podnivih.

Pravila, ki določajo položaj elektronov v orbitalah atoma, so naslednja:

• Aufbaujevo načelo: Elektroni najprej vstopijo v orbitole z najnižjo energijo. To načelo temelji na diagramih ravni energije nekaterih atomov.

• Načelo izključitve Paulija: Atomska orbitala lahko opiše vsaj dva elektrona. To pomeni, da lahko samo dva elektrona z različnim spiranjem elektronov zasedata atomsko orbito.

To pomeni, da je atomska orbitala energetsko stanje.

• Hundovo pravilo: Ko elektroni zasedejo orbite iste energije, najprej vstopijo v prazne orbitale. To pomeni, da imajo elektroni raje vzporedne vrtljaje v ločenih orbitah energijskih podravnov.

Elektroni bodo zapolnili vse orbitale v podravni, preden naletijo na nasprotne vrtljaje.

Posebne elektronske konfiguracije

Obstajajo tudi atomi s posebnimi primeri energijskih podravnov. Kadar dva elektrona zasedata isto orbito, ne samo, da morata imeti različna vrtenja (kot kaže načelo Pauli izključitve), temveč tudi povezovanje elektronov nekoliko dvigne energijo.

V primeru energijskih podravnov pol napol in polno podnivoj zmanjšata energijo atoma. Zaradi tega ima atom večjo stabilnost.

Reference

1. Konfiguracija elektronov. Pridobljeno iz Wikipedia.com.
2. Elektronske konfiguracije Intro. Pridobljeno s strani chem.libretexts.org.
3. Orbitale in obveznice. Pridobljeno iz chem.fsu.edu.
4. Periodična tabela, elementi glavne skupine. Pridobljeno z newworldencyclopedia.org.
5. Načela elektro konfiguracije. Pridobljeno sartep.com.
6. Elektronska konfiguracija elementov. Pridobljeno iz science.uwaterloo.ca.
7. Elektronski spin. Pozdravljeno iz hiperfizike.phy-astr.gsu.edu.