3.1 Atomin elektronirakenne Flashcards
(9 cards)
Kerro kvanttimekaanisesta atomimallista.
Kvanttimekaanisen atomimallin mukaan elektronilla on sekä hiukkas- etä aaltoluonne. Kvanttimekaanisessa atomimallissa elektronien ajatellaan olevan seisovassa aaltoliikkeessä atomiytimen ympärillä. Elektronin voidaan ajatella levittäytyvän atomiytimen ympärille tietylle alueelle. Orbitaali on alue, jolle yksittäinen elektroni ja siten myös sen massa ja varaus levittäytyvät. Orbitaaleja on useita erilaisia, ja yhdellä orbitaalilla on max kaksi elektronia.
Orbitaaleilla ei ole tarkkaa rajaa, joten niiden kuvaamiseksi rajataan alue, jossa on korkein elektronitiheys. Elektronitiheydellä tarkoitetaan sitä, kuinka suuri osuus elektronista on orbitaalin tietyssä kohdassa.
Mikä on pääkvanttiluku?
Pääkvanttiluku (n) ilmaisee elektronin pääenergiatason numeron. Se kuvaa elektronin energian ja energiatasolla olevien orbitaalien koon ja etäisyyden atomin ytimestä, ja se voi saada arvot n= 1,2,3… Pääkvanttiluvut vastaavat karkeasti Bohrin atomimallin elektronikuoren numeroa atomiytimen ympärillä.
Mikä on sivukvanttiluku? Magneettinen kvanttiluku?
Sivukvanttiluku (l) kuvaa pääenergiatasolla olevan orbitaalin kolmiulotteisen muodon. Sen arvo riippuu pääkvanttiluvusta, ja se voi saada arvot l= 0,1,2…, n-1. Lukuarvojen sijasta käytetään yleensä kirjaimia s,p,d ja f.
Yksi pääenergiataso koostuu eri orbitaaleista. Eri orbitaalien lukumäärät ja avaruudelliset suunnat saadaan magneettisesta kvanttiluvusta (m), joka voi saada arvot 0, +- 1, +-2…+-l
Mikä on spinkvanttiluku?
Kullakin orbitaalilla olevat kaksi elektronia käyttäytyvät magneettikentässä eri tavalla. Tätä kutsutaan spiniksi, jota kuvataan spinkvanttiluvulla (s). Elektronin spin merkitään usein nuolella ylös tai alas.
Miten elektronin hiukkasluonne näkyy?
- Elektronilla on täsmällinen massa
- Elektroneja on atomissa täsmällinen lukumäärä, joka on kokonaisluku
- Elektronilla on täsmällinen varaus, vaikka se on levittäytynyt tietylle alueelle
- Atomin absorboidessa energiaa yksittäinen elektroni siirtyy orbitaalilta toiselle
Mitä sääntöjä elektronien sijoittuminen eri orbitaaleille noudattaa?
- Minimiperiaate
Eri orbitaalityyppien energia on erisuuruinen, joten myös niillä olevien elektronien energia on erisuuruinen. Elektronit sijoittuvat orbitaaleille siten, että alhaisimman energian orbitaalit täyttyvät ensin. - Paulin kieltosääntö
Jokainen elektroni voidaan kuvata neljän kvanttiluvun (n, l, m, s) avulla. Atomissa ei ole kahta elektronia, joiden kaikki neljä kvanttilukua olisivat samoja. - Hundin sääntö
Elektronit sijoittuvat saman energisille orbitaaleille (samalla pääenergiatasolla olevat samantyyppiset orbitaalit, esim. 3 2p-orbitaalia) siten, että kullekin orbitaalille sijoittuu ensin yksi elektroni. Näillä parittomilla elektroneilla on samansuuntaiset spinit.
Mikä on elektronikonfiguraatio?
Alkuaineen elektronikonfiguraatio kuvaa, miten elektronit sijoittuvat atomin orbitaaleille.
Esimerkiksi:
1s2 2s2 2p6 3s2 3p5
Mitä tarkoittaa ionisaatioenergia?
Ionisaatioenergia (IE) on pienin energia, jolla perustilassa (ei virittynyt) olevasta alkuaineatomista tai molekyylistä saadaan irrotettua yksi elektroni.
Ionisaatioenergia voi olla 1.,2.,3., jne. riippuen siitä monenko elektronin irrottamisesta on kyse. Jotta atomien välinen sidosenergia ei vaikuttaisi ionisaatioenergiaan, ionisaatioenergian määritysolosuhteissa ionisoidaan kaasumaisessa muodossa olevia alkuaineen atomeja. Atomeja ionisoidaan yksi mooli, jolloin ionisaatioenergian yksiköksi tulee kJ/mol.
Ionisaatioenergia kasvaa yleensä kun jaksollisessa järjestelmässä mennään:
- jaksossa vasemmalta oikealle. Protonien lukumäärä kasvaa, ja siten atomiytimien vetovoima elektroneihin kasvaa
- ryhmässä alhaalta ylöspäin. Elektronikuorien lukumäärä pienenee, ja siten ytimen vetovoima ulkoelektroneihin kasvaa
Mitä pysyviä elektronirakenteita on?
Atomi pyrkii kahdeksan elektronin ulkokuorirakenteeseen eli oktettiin joko luovuttamalla tai vastaanottamalla elektroneja.
Muita pysyviä rakenteita:
1. Uloimmat orbitaalit ovat täynnä
2. Uloimmat orbitaalit ovat tyhjiä
3. Orbitaalien puolimiehitys eli samalla pääenergiatasolla olevat samantyyppiset orbitaalit sisältävät kukin vain yhden elektronin
