как мы все знаем, в квантовых числах есть три(или четыре ) принципа, ну или как запрет (базовый). И когда мы заполняем ячейки (электронная конфигурация), мы также придерживаемся трех принципов. но эти два принципа противоположны друг другу. Как мы можем знать когда мы будем держаться какой принцип ( Правило Клечковского , Принцип наименьшей энергии , Правило Гунда , Принцип Паули )?
1 лайк
На базовом уровне 9 класса объяснение будет наверное такое
Принцип Паули: 2е в атоме не могут иметь одинаковый набор квантовых чисел.
Правило Хунда: электроны стремятся занять энергетическое состояние таким образом чтобы суммарный спин был максимальным.
Правило Клечковского: надо заполнять так чтобы энергия орбиталей была наименьшей
В той задаче первая схема, там использовали принцип наименьшей энергии. Во многих источниках говорят что орбиталь 4s имеет ниже энергии чем 3 d. То есть 4s сперва потом 3d.
А во втором случае думаю там возбужденное состояние. Так как электрон с 4s ниже энергией запрыгивает к орбитали которая выше стоит.
P.S. надеюсь как то так
8 лайков
ааа все все поняла. огромное спасибо!
Какие?
Ну, я кстати, не вижу особых преград в 9 классе рассказать про математическую форму квантовых чисел. Потому, что, например, тогда мы можем объяснить почему 4s заполняется перед 3d (ибо Принцип Клечковского это рост n+l).
Это не совсем так. Короткий ответ – это просто исключение из правил. Чуть точнее – из правил квантовых чисел.
Если углубиться и понять, что квантовые числа это просто мнемоническое правило – жизнь становится спокойнее, ибо это не строгие правила, а лишь некие обобщения о волновых функциях.
В школе это объясняется так: наполовину или полностью заполненная орбитальной обладает некой магической стабильностью. И если электрон может перепрыгнуть так, чтобы образовалась конфигурация d^5 или d^{10} он это сделает. Мы можем заметить эту магическую стабильность если обратим внимание на энергию ионизации элементов, скажем, второго периода. Первая энергия ионизации кислорода ниже, чем первая ЭИ азота. Почему? Потому что в результате ионизации p^4 образуется магическая p^3.
то, что это не так, можно заметить даже в школе ибо мы говорим, что ион железа \ce{Fe^2+} имеет конфигурацию d^6 а не 4s^23d^4
7 лайков
Из “Elements of Physical Chemistry”, P. Atkins, J. de Paula; 5 ed; p. 309:
Calculations show that for these atoms the energies of the 3d orbitals are always lower than the energy of the 4s orbital. However, spectroscopic results show that Sc has the configuration [Ar]3d14s2, instead of [Ar]3d3 or [Ar]3d24s1. To understand this observation, we have to consider the nature of electron-electron repulsions in 3d and 4s orbitals. The most probable distance of a 3d electron from the nucleus is less than that for a 4s electron, so two 3d electrons repel each other more strongly than two 4s electrons. As a result, Sc has the configuration [Ar]3d14s2 rather than the two alternatives, for then the strong electron–electron repulsions in the 3d orbitals are minimized. The total energy of the atom is least despite the cost of allowing electrons to populate the high energy 4s orbital (Fig. 13.18). The effect just described is generally true for scandium through zinc, so their electron configurations are of the form [Ar]3dn4s2, where n = 1 for scandium and n = 10 for zinc.
То есть, электроны находятся на 4s не потому, что она ниже, чем 3d, а потому что повышение энергии при переходе на высшую по энергии (4s) орбиталь более чем компенсируется уменьшением энергии за счет уменьшения отталкиваний между электронами в низжей по энергии (3d) орбитали. После всяких школьных диаграмм и слов, я тоже был удивлен этим, когда узнал.
Разве это исключение не объясняется повышением энергии орбиталей кислорода из-за спаривания электронов?
3 лайка
Ну дак такой же эффект есть и, например, при движении от O к F)
2 лайка
спасибо !!