Cumraíochtaí Leictreon: Ord Aufbau, Riail Hund, agus Ianta

Sliogáin, foshliogáin, agus toilleadh fithiseán

Déantar cur síos ar gach leictreon in adamh le ceithre uimhir chandamach. Socraíonn an phríomhuimhir chandamach n (1, 2, 3, …) an sliogán. Ritheann uimhir chandamach an móiminteam uilleach l ó 0 go n − 1 agus socraíonn sí an foshliogán: lipéadaítear l = 0, 1, 2, agus 3 mar s, p, d, agus f. Ritheann an uimhir chandamach mhaighnéadach mₗ ó −l go +l, mar sin tá 2l + 1 fithiseán i bhfoshliogán. Is é +½ nó −½ an uimhir chandamach chasta mₛ.

Toisc nach bhfuil spás ach do dhá leictreon ar a mhéad i ngach fithiseán, tá 2 i bhfoshliogán s, 6 i p, 10 i d, agus 14 i f. Tá 2n² leictreon i sliogán iomlán: 2 do n = 1, 8 do n = 2, agus 18 do n = 3. Is iad na toillte sin an fáth go bhfuil bloic an tábla pheiriadaigh 2, 6, 10, agus 14 cholún ar leithead.

Ord líonta Aufbau agus an tábla peiriadach

Sa bhunstaid, áitíonn leictreoin na bhfoshliogán is ísle fuinneamh atá ar fáil; is é seo prionsabal Aufbau. In adamh il-leictreon, braitheann fuinneamh foshliogáin ar l chomh maith le n, mar go dtreáíonn leictreon s níos gaire don núicléas ná leictreon p nó d de n cosúil leis agus go bhfuil sé níos lú scáthaithe ag leictreoin istigh. Is é an t-ord a eascraíonn d'adaimh neodracha ná 1s, 2s, 2p, 3s, 3p, 4s, 3d, 4p, 5s, 4d, 5p, 6s, 4f, 5d, 6p, 7s, 5f, 6d, 7p.

Atáirgeann riail n + l an t-ord seo: líon foshliogáin in ord n + l ag méadú, agus nuair a bhíonn comhionannas idir dhá fhoshliogán, líon an ceann a bhfuil n níos ísle aige ar dtús. Mar sin líontar 4s (4 + 0 = 4) roimh 3d (3 + 2 = 5). Is féidir leat an t-ord a léamh ón tábla peiriadach freisin. Agus tú ag bogadh trasna tréimhse, téann tú trí bhloc s, ansin bloc f má tá ceann ann, ansin bloc d, ansin bloc p, agus an foshliogán d sliogán amháin taobh thiar d'uimhir na tréimhse agus an foshliogán f dhá cheann taobh thiar.

Insíonn an t-ord duit cén foshliogán a fhaigheann an chéad leictreon eile ó eilimint amháin go heilimint eile. Ní chiallaíonn sé go bhfuil 4s níos ísle i bhfuinneamh ná 3d i gcónaí. Nuair a bhíonn 3d áitithe, titeann a fhuinneamh faoi bhun fhuinneamh 4s, agus is é sin an fáth a gcailleann cataiain mhiotail aistrithe a leictreoin 4s ar dtús.

Eisiamh Pauli, riail Hund, agus léaráidí fithiseán

Deir prionsabal eisiaimh Pauli nach roinneann aon dá leictreon in adamh na ceithre uimhir chandamach chéanna. Roinneann dhá leictreon in aon fhithiseán amháin n, l, agus mₗ cheana féin, mar sin caithfidh castaí os coinne a bheith acu, agus ní féidir le fithiseán ar bith tríú ceann a choinneáil.

Baineann riail Hund le fithisigh de chomhfhuinneamh, iad siúd a bhfuil an fuinneamh céanna acu laistigh d'fhoshliogán. Áitíonn leictreoin iad ina n-aonar, le castaí comhthreomhara, sula dtosaíonn péireáil. Ardaíonn péireáil an fuinneamh toisc go ndéanann dhá leictreon in aon fhithiseán amháin aischoisceadh níos láidre, agus gnóthaíonn castaí comhthreomhara i bhfithisigh ar leith cobhsú malartaithe. Mar sin tá trí leictreon neamhphéireáilte ag 2p³ nítrigine, agus tá péire amháin agus dhá leictreon neamhphéireáilte ag 2p⁴ ocsaigine.

I léaráid fithiseán, tarraing bosca amháin in aghaidh gach fithiseáin, líon foshliogáin in ord Aufbau, agus laistigh d'fhoshliogán cuir saighead amháin i ngach bosca sula gcuireann tú an dara ceann leis. Tá adaimh a bhfuil leictreoin neamhphéireáilte acu paraimaighnéadach agus tarraingítear isteach i réimse maighnéadach iad; tá adaimh a bhfuil a leictreoin go léir péireáilte diamaighnéadach.

Samplaí oibrithe: seiléiniam agus sirceoniam

Sampla 1: seiléiniam, Z = 34. Líon in ord Aufbau go dtí go bhfuil 34 leictreon curtha: 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 4s² 3d¹⁰ 4p⁴. Seiceáil an t-iomlán: 2 + 2 + 6 + 2 + 6 + 2 + 10 + 4 = 34. Le haghaidh nodaireacht gháis uasail, cuir [Ar] in ionad na gcéad 18 leictreon, an gás uasal a chríochnaíonn an tréimhse roimhe: [Ar] 3d¹⁰ 4s² 4p⁴. Is coinbhinsiún coitianta é foshliogáin a liostú de réir uimhir shliogáin, mar anseo; déanann [Ar] 4s² 3d¹⁰ 4p⁴ cur síos ar an gcumraíocht chéanna in ord líonta.

Scaiptear ceithre leictreon 4p seiléiniam ar thrí fhithiseán. Cuireann riail Hund ceann i ngach ceann acu agus péireálann sí an ceathrú ceann, ag fágáil dhá leictreon neamhphéireáilte. Meaitseálann a shé leictreon vailinse, 4s² 4p⁴, patrún seachtrach ocsaigine agus sulfair i ngrúpa 16, agus is é sin an fáth a bhfoirmíonn seiléiniam an ian seilíníde, Se²⁻, isealeictreonach le cripteon.

Sampla 2: sirceoniam, Z = 40. Tar éis [Kr], a chuireann cuntas ar 36 leictreon, tá ceithre cinn fágtha. Is iad na foshliogáin ina dhiaidh sin ná 5s agus ansin 4d, rud a thugann [Kr] 4d² 5s², a aontaíonn le sonraí bunstaide NIST. Áitíonn an dá leictreon 4d fithisigh ar leith le castaí comhthreomhara, mar sin tá dhá leictreon neamhphéireáilte ag sirceoniam.

Cróimiam, copar, agus eisceachtaí a sheasann in aghaidh rialacha simplí

Tuarann ord Aufbau [Ar] 3d⁴ 4s² do chróimiam agus [Ar] 3d⁹ 4s² do chopar. Léiríonn speictreascópacht [Ar] 3d⁵ 4s¹ agus [Ar] 3d¹⁰ 4s¹. Toisc go bhfuil 4s agus 3d gar d'fhuinneamh a chéile sna hadaimh seo, ísíonn leictreon amháin a bhogadh isteach i 3d an fuinneamh iomlán, le cabhair ó chobhsú malartaithe foshliogáin d leathlán nó lán. Leanann molaibdéineam, [Kr] 4d⁵ 5s¹, agus airgead, [Kr] 4d¹⁰ 5s¹, an patrún céanna leis na heilimintí os a gcionn.

Ní riail ghinearálta í míniú an fhoshliogáin leathláin. Is é [Kr] 4d⁴ 5s¹ nióibiam cé nach bhfuil a fhoshliogán 4d leathlán ná lán ar deireadh; is é [Kr] 4d¹⁰ pallaidiam gan aon leictreon 5s; agus is é [Xe] 4f¹⁴ 5d⁴ 6s² volfram, díreach faoi bhun molaibdéineam. Foghlaim na heisceachtaí a éilíonn do chúrsa ó shonraí seachas iad a dhíorthú ó riail nach ginearálaítear.

Cumraíochtaí ianta aoindamhacha

I gcás anian, cuir leictreoin leis an gcéad fhoshliogán eile atá ar fáil: éiríonn clóirín, [Ne] 3s² 3p⁵, ina Cl⁻, [Ne] 3s² 3p⁶, isealeictreonach le hargón. I gcás cataiain, bain leictreoin ón bhfoshliogán leis an n is airde ar dtús, agus laistigh den sliogán sin ó p roimh s. I gcás miotail aistrithe den chéad sraith, baineann sé sin na leictreoin 4s roimh aon leictreon 3d.

Sampla 3: ianta iarainn. Is é [Ar] 3d⁶ 4s² iarann. Cailleann Fe²⁺ an dá leictreon 4s chun [Ar] 3d⁶ a thabhairt, agus cailleann Fe³⁺ ceann amháin eile, ó 3d, chun [Ar] 3d⁵ a thabhairt. Seiceáil na comhaireamh: tá 26 leictreon ag iarann, tá 18 + 6 = 24 ag Fe²⁺, agus tá 18 + 5 = 23 ag Fe³⁺. Tá cúig leictreon neamhphéireáilte ag an ian saor Fe³⁺, ceann i ngach fithiseán 3d.

Baineann an loighic chéanna leis an mbloc p. Is é [Kr] 4d¹⁰ 5s² 5p² stán, agus cailleann Sn²⁺ a dhá leictreon 5p chun [Kr] 4d¹⁰ 5s² a bheith ann. Is é [Ar] 3d¹⁰ copar(I), mar go bhfágann leictreon 4s aonair an chopair ar dtús.

Botúin choitianta agus cumraíochtaí á scríobh

Titeann an chuid is mó d'earráidí cumraíochta i gcúpla patrún, agus is féidir gach ceann a ghabháil le seiceáil ghasta sula dtéann tú ar aghaidh.

Nuair a iarrann ceist leictreoin neamhphéireáilte, tarraing an léaráid fithiseán don fhoshliogán atá páirtlán seachas breithiúnas a thabhairt ón teaghrán cumraíochta. Nuair a fhiafraíonn sí faoi ian, scríobh an t-adamh neodrach ar dtús, ansin cuir leictreoin leis nó bain iad.

• Leictreoin 3d a bhaint roimh 4s: is é [Ar] 3d⁶ Fe²⁺, ní [Ar] 3d⁴ 4s². Níl aon leictreon 4s ag cataiain den chéad sraith choitianta ar nós Fe²⁺, Co²⁺, agus Cu⁺.
• An croí mícheart gáis uasail a úsáid: is é an croí an gás uasal ón tréimhse roimhe, [Ar] d'eilimintí 19 go 36.
• Leictreoin a mhíchomhaireamh: caithfidh na sintéaracha suimiú go Z d'adamh agus go Z lúide an muirear d'ian.
• Foshliogán a ró-líonadh, ar nós 2p⁷ nó 3d¹¹.
• Leictreoin a phéireáil i bhfoshliogán p nó d sula gcoinníonn gach fithiseán ceann.
• An bloc d a chur sa sliogán mícheart: líonann tréimhse 4 3d, ní 4d.
• Patrún Cr agus Cu a chur i bhfeidhm ar gach eilimint faoina mbun gan sonraí a sheiceáil.