Co to jest konfiguracja elektronowa? Co to są widma emisyjne? Poniżej w przystępny sposób wyjaśniamy te zagadnienia, zatem zachęcamy do powtórzenia z nami materiału!
Widma emisyjne
Badania spektrofotometryczne umożliwiają określenie energii elektronów znajdujących się wokół jądra atomowego. Ponieważ każdy pierwiastek można wprowadzić w stan wzbudzenia (dostarczając odpowiednio wysokiej energii np. poprzez ogrzanie), możliwe jest obserwowanie tzw. widm emisyjnych.
Widma emisyjne to promieniowanie o odpowiedniej długości fali emitowane podczas powrotu do stanu podstawowego.
Niektóre substancje emitują fale w zakresie widzialnym. Wówczas, aby obserwować widmo emisyjne, wystarczy wprowadzić je do palnika gazowego. Lit, sód, potas po wprowadzeniu do płomienia świecą odpowiednio na karminowo, żółto oraz różowo-fioletowo. Jest to tzw. próba płomieniowa i może być stosowana jako metoda wykrywania w związkach większości litowców czy berylowców. Jak wiadomo, stan elektronu opisują liczby kwantowe, a zbiór elektronów o tej samej głównej liczbie kwantowej nazywa się powłoką elektronową.
Konfiguracja elektronowa
Konfiguracją elektronową nazywamy zapis przedstawiający poszczególne powłoki i podpowłoki oraz orbitale wraz z obsadzającymi je elektronami.
O kolejności zapełniania powłok decydują trzy podstawowe zasady:
1. Układ dąży do osiągnięcia minimalnej energii, dlatego elektrony obsadzają powłoki i podpowłoki, rozpoczynając od stanu o najniższej energii
2. W danym atomie nie mogą istnieć elektrony o tych samych wartościach wszystkich liczb kwantowych - Zakaz Pauliego.
3. W danej podpowłoce liczba niesparowanych elektronów powinna być maksymalna, niesparowane elektrony tej samej podpowłoki powinny mieć jednakową orientację spinu, do sparowania dochodzi dopiero po zajęciu przez elektrony niesparowane (pojedyncze) wszystkich poziomów orbitalnych danej podpowłoki - Reguła Hunda.
Schemat kolejności zapełniania orbitrali
Poniżej przedstawiono schemat kolejności zapełniania orbitali
Rys. 1. Energia poziomów energetycznych w atomach wieloelektronowych; kwadraty symbolizują pojedyncze orbitale, kolejność zapełniana poziomów energetycznych zaznaczono strzałkami. Kolory powłok odpowiadają kolorom bloków energetycznych.
Elektrony walencyjne i niewalencyjne
Elektrony, które decydują o właściwościach chemicznych atomu, to elektrony walencyjne, znajdują się na ostatniej powłoce elektronowej. Elektrony niewalencyjne oraz jądro atomowe nazywamy natomiast zrębem (rdzeniem) atomowym.
Konfiguracja elektronowa dla atomu siarki - przeanalizuj, aby lepiej zrozumieć zagadnienie
Konfigurację elektronową dla atomu siarki można przedstawić jako:
\( _{16}S = 1s^22s^22p^63s^23p^4\)
W formie skróconej, gdzie nie wyróżniamy podpowłok, zapis można przedstawić jako:
\( _{16} S= K^2L^8M^6\)
Powłokę dla n=1 nazywamy K, dla n=2 nazywamy L, dla n=3 nazywamy M, dla n=4 nazywamy N.
Oprócz formy symbolicznej zapisu, którą przedstawiono dla siarki, można stosować również formę skróconą (z zapisaniem konfiguracji zrębu atomowego jako np. symbolu gazu szlachetnego) oraz w formie graficznej.
Forma symboliczna podstawowa:
\( _{17} Cl =1s^22s^22p^63s^23p^5\)
Forma symboliczna skrócona:
\( _{17} Cl [Ar]3s^23p^5\)
Forma graficzna:
Każdy z powyższych zapisów odnosi się do stanu podstawowego (stanu o najniższej energii). Każdy stan o wyższej energii to stan wzbudzony. Poniżej przedstawiono w formie graficznej dwa przykładowe stany wzbudzone atomu chloru.
