Orbitaler och hur många elektroner som varje innehar är central i processen för kemisk bindning, och ur ett fysikperspektiv är orbitaler nära bundna till energinivåerna för elektronerna i atomen i fråga. Om du har blivit ombedd att hitta orbitaler för en viss energinivå, kommer både att förstå hur dessa två är länkade att fördjupa din förståelse för ämnet och ge dig svaret du letar efter.
TL; DR ( För långt; läste inte)
Det huvudsakliga kvantumret, n När vi diskuterar elektronkonfigurationer, " kvantantal ”används ofta. Dessa är siffror som definierar det specifika tillståndet som en elektron befinner sig i för sin "bana" runt atomens kärna. Det viktigaste kvantantalet du behöver för att beräkna antalet orbitaler för varje energinivå är det huvudsakliga kvantumret, som ges symbolen n De andra två kvantumren som förklarar orbitaler och subnivåer är det vinkelmomentkvantantalet (< em> l Det huvudsakliga kvantumret n Tips I kemi i särskilt l Det enklaste sättet att ta reda på hur många orbitaler i varje energinivå är att använda informationen ovan och helt enkelt räkna orbitaler och subnivåer. Energinivån bestäms av n För < em> n För n Om du är bekväm med att ta kvadratet med ett nummer finns det ett mycket snabbare sätt att hitta banor för en energinivå. Du kanske har märkt ovan att exemplen följde formelantalet orbitaler \u003d n Det finns också ett enkelt sätt att ta reda på hur många elektroner finns i varje energinivå. Varje orbital har två elektroner, eftersom de också har ett extra kvantantal: m s, spin-kvantantalet. Detta kan endast ta två värden för elektroner: −1/2 eller +1/2. Så för varje kretslopp finns det högst två elektroner. Detta betyder att: maximalt antal elektroner i en energinivå \u003d 2_n_ 2. I detta uttryck är n
, bestämmer energinivån för elektronen i en atom. Det finns n
2 orbitaler för varje energinivå. Så för n
\u003d 3 finns det nio orbitaler, och för n
\u003d 4 finns det 16 orbitaler.
Förstå kvantumret
. Detta säger dig energinivån för elektronen, och ett större huvudkvanttal betyder att elektronen är längre bort från kärnan.
) och det magnetiska kvantantalet ( m l
). Liksom vanligt vinkelmoment berättar vinkelmomentkvanttalet hur snabbt elektronen kretsar runt, och den bestämmer banans form. Det magnetiska kvantnumret specificerar ett orbitaltal av de tillgängliga.
tar heltal (heltal) värden som 1, 2, 3, 4 och så vidare. Vinkelmomentkvanttalet l
tar hela talvärden från 0 och upp till n
- 1, så för n
\u003d 3, l
kan ta värden 0, 1 eller 2 (om n
\u003d 3, sedan n
- 1 \u003d 2). Slutligen tar det magnetiska kvantantalet m l
hela talvärden från - l
till + l
, så för l
\u003d 2, det kan vara −2, −1, 0, +1 eller +2.
-numren får var och en en bokstav. Så s
används för l
\u003d 0, p
används för l
\u003d 1, d
används för l
\u003d 2 och f
används för l
\u003d 3. Från denna punkt ökar bokstäverna alfabetiskt. Så en elektron i skalet 2_p_ har n
\u003d 2 och l
\u003d 1. Denna notation används ofta för att specificera elektronkonfigurationer. Till exempel skulle 2_p_ 2 innebära att det fanns två elektroner som upptäckte detta underskal.
Hur många orbitaler i varje energinivå? Den enkla metoden
, så du behöver bara ta hänsyn till ett fast värde för n
. Med hjälp av n
\u003d 3 som ett exempel, vet vi från ovan att l
kan vara valfritt nummer från 0 till n
- 1. Detta betyder l
kan vara 0, 1 eller 2. Och för varje värde på l
kan m l
vara allt från - l
till + l
. Varje kombination av l
och m l
är en specifik omloppsbana, så du kan räkna ut det genom att gå igenom alternativen och räkna dem.
\u003d 3, du kan arbeta igenom värdena på l
i tur och ordning. För l
\u003d 0 finns det bara en möjlighet, m l
\u003d 0. För l
\u003d 1 finns det tre värden ( m l
\u003d −1, 0 eller +1). För l
\u003d 2 finns det fem möjliga värden ( m l
\u003d −2, −1, 0, +1 eller +2). Så att lägga till möjligheterna ger 1 + 3 + 5 \u003d 9 orbitaler totalt.
\u003d 4 kan du gå igenom samma process, men i detta fall l
går upp till 3 istället för bara två. Så du har de nio orbitalerna från tidigare, och för l
\u003d 3, m l
\u003d −3, −2, −1, 0, +1, + 2 eller +3. Detta ger sju extra orbitaler, så för n
\u003d 4 finns det 9 + 7 \u003d 16 orbitaler. Detta är lite av ett arbetsintensivt sätt att uträtta antalet orbitaler, men det är pålitligt och enkelt.
Hur många orbitaler i varje energinivå? En snabbare metod
2. För n
\u003d 3 fanns det nio, och för n
\u003d 4 fanns det 16. Detta visar sig vara en allmän regel, så för n
\u003d 2, det finns 2 2 \u003d 4 orbitals, och för n
\u003d 5 finns det 5 2 \u003d 25 orbitals. Du kan kontrollera dessa svar med den enkla metoden om du vill, men det fungerar i alla fall.
Hur många elektroner i varje energinivå?
det viktigaste kvantumret. Observera att inte alla tillgängliga platser kommer att vara fulla i alla fall, så du måste kombinera detta med lite mer information, till exempel antalet elektroner i den aktuella atomen, för att hitta orbitaler som kommer att vara helt upptagen av elektroner.
