Elektronová konfigurace, kvantová čísla

UMB
Zkopírovat krátkou adresu (umime.to/UMB)
Ukázat QR kód

umime.to/UMB


Stáhnout QR kód
Ukázat/skrýt shrnutí

Chemické vlastnosti určitého prvku jsou ovlivněny zejména stavbou elektronového obalu jeho atomů.

Elektrony, orbitaly

Elektrony mají dle kvantově mechanického modelu charakter vlny i částice (to se označuje jako dualizmus). Nelze např. současně určit jejich polohu a hybnost, lze určit jen pravděpodobnost, s níž se budou vyskytovat v určitém prostoru. Oblast s určitou pravděpodobností výskytu elektronu (obvykle >95 %) se nazývá orbital.

Kvantová čísla

Stav elektronu lze popsat pomocí kvantových čísel:

  • Hlavní kvantové číslo (n) je přirozené číslo. Souvisí s energií elektronů a velikostí orbitalů (čím větší n, tím se elektrony mohou nacházet dále od jádra).
  • Vedlejší kvantové číslo (l) udává typ orbitalu, spočítá se dle vztahu l = n - 1. Podle vedlejšího kvantového čísla se orbitaly označují písmeny: 0 = s, 1 = p, 2 = d, 3 = f.

Tvary orbitalů, souvislosti

příklad orbitalu s
a – příklad orbitalu s
příklad orbitalu p
b – příklad orbitalu p
příklady orbitalů d
c – příklady orbitalů d
příklady orbitalů f
d – příklady orbitalů f
  • Orbitaly s mají tvar koule. Orbitaly p se podobají dvěma lalokům. Tvary orbitalů d a f jsou komplexnější.
  • Orbital d obsazují přechodné kovy, orbital f vnitřně přechodné kovy (lanthanoidy, aktinoidy). Prvky obsazující orbital g zatím nebyly objeveny.
  • Magnetické kvantové číslo (m) udává prostorovou orientaci orbitalu, nabývá celočíselných hodnot od -l do l (včetně 0). Počet magnetických kvantových čísel pro určité vedlejší kvantové číslo souvisí s počtem případných degenerovaných orbitalů (orbitaly, které mají při stejné energii různou prostorovou orientaci), v grafickém znázornění např. l = 1\;(\mathrm{p}) \Rightarrow m = -1, 0, 1: \boxed{\phantom{\uparrow \downarrow} }\,\boxed{\phantom{\uparrow \downarrow} }\,\boxed{\phantom{\uparrow \downarrow} }
  • Spinové kvantové číslo (s) charakterizuje spin elektronu, nabývá hodnoty \frac{1}{2} či - \frac{1}{2}. V grafickém znázornění šipka značí elektron, spin se vyjadřuje směrem šipky (např. \boxed{\uparrow \downarrow }).

Valenční elektrony

Za chemické vlastnosti atomů zodpovídají zejména valenční elektrony, ty se nacházejí v orbitalech s nejvyšším hlavním kvantovým číslem (u přechodných kovů i s druhým nejvyšším). Mohou tedy být nejdále od jádra a mají nejvyšší energii.

Částice nepřechodných prvků jsou obvykle stabilní, když jejich valenční vrstva odpovídá valenční vrstvě vzácného plynu (neboli obsahuje nejčastěji 8 elektronů = oktet). To je důvodem, proč některé prvky ochotně tvoří ionty (např. \mathrm{O^{2-}}\mathrm{F^{-}}\mathrm{Na^{+}}\mathrm{Mg^{2+}} mají 8 valenčních elektronů jako neon).

Elektronová konfigurace

Elektronová konfigurace popisuje uspořádání elektronů v orbitalech. U zkráceného textového zápisu se zahrnuje předchozí vzácný plyn, explicitně jsou tedy vypsány jen valenční elektrony:

Prvek Schematický zápis (šipka = elektron) Textový zápis Zkrácený textový zápis
lithium (\mathrm{Li}) \mathrm{1s}\,\boxed{\uparrow\downarrow}\;\mathrm{2s}\,\boxed{\uparrow\ } \mathrm{1s^2}\,\mathrm{2s^1} \mathrm{[He]}\,\mathrm{2s^1}
hořčík (\mathrm{Mg}) \mathrm{1s}\,\boxed{\uparrow\downarrow}\;\mathrm{2s}\,\boxed{\uparrow\downarrow}\;\mathrm{2p}\,\boxed{\uparrow \downarrow}\,\boxed{\uparrow \downarrow}\,\boxed{\uparrow \downarrow}\;\mathrm{3s}\,\boxed{\uparrow \downarrow } \mathrm{1s^2}\,\mathrm{2s^2}\,\mathrm{2p^6}\,\mathrm{3s^2} \mathrm{[Ne]}\,\mathrm{3s^2}

V rámci elektronové konfigurace platí:

  • Pauliho princip výlučnosti – V atomu není více elektronů, které by měly všechna kvantová čísla stejná. V jednom orbitalu mohou být nanejvýš dva elektrony lišící se spinovým číslem (např. \boxed{\uparrow \downarrow }).
  • Hundovo pravidlo – Degenerované orbitaly (orbitaly se stejnou energií) se nejprve zaplňují vždy nejprve jedním elektronem, pak až dvěma. Příklad na orbitalu p se 3 elektrony: \boxed{\uparrow\ }\,\boxed{\uparrow\ }\,\boxed{\uparrow\ }, se 4 elektrony: \boxed{\uparrow\downarrow}\,\boxed{\uparrow\ }\,\boxed{\uparrow\ }.
  • výstavbový princip – Orbitaly s nižší energií se zaplňují dříve než orbitaly s vyšší energií (1s, 2s, 2p, 3s, 3p, 4s…).

Excitovaný stav

Při excitaci atomu elektron či elektrony přijmou energii a dostávají se do orbitalu s vyšší energií (poruší výstavbový princip). Níže je příklad elektronové konfigurace atomu \mathrm{C} a excitovaného atomu \mathrm{C}. \mathrm{C\!: 1s\,\boxed{\uparrow\downarrow}\;2s\,\boxed{\uparrow\downarrow}\;2p\,\boxed{\uparrow\ }\,\boxed{\uparrow\ }\,\boxed{\phantom{\uparrow}\ }}

\mathrm{C^*\!: 1s\,\boxed{\uparrow\downarrow}\;2s\,\boxed{\uparrow\ }\;2p\,\boxed{\uparrow\ }\,\boxed{\uparrow\ }\,\boxed{\uparrow\ }}

Souhrn mi pomohl
Souhrn mi nepomohl
Souhrn je skryt.

Rozhodovačka

Rychlé procvičování výběrem ze dvou možností.


Elektronová konfigurace, kvantová čísla  
Zobrazit vysvětlení tématu


Otázky

Výběr správné odpovědi z nabízených možností.


Elektronová konfigurace, kvantová čísla  
Zobrazit vysvětlení tématu


Pexeso

Hledání dvojic, které k sobě patří.


Elektronová konfigurace, kvantová čísla  
Zobrazit vysvětlení tématu


Poznávačka

Procvičování pojmů nebo názvů. Obsahuje dynamickou nápovědu.


Elektronová konfigurace, kvantová čísla  
Zobrazit vysvětlení tématu


NAPIŠTE NÁM

Děkujeme za vaši zprávu, byla úspěšně odeslána.

Napište nám

Nevíte si rady?

Nejprve se prosím podívejte na časté dotazy:

Čeho se zpráva týká?

Vzkaz Obsah Ovládání Přihlášení Licence