Bilangan Kuantum Elektron Diferensial, Cara Mengenalinya dan Contohnya

itu elektron diferensial atau pembeda adalah elektron terakhir yang ditempatkan dalam urutan konfigurasi elektronik suatu atom. Kenapa namanya? Untuk menjawab pertanyaan ini diperlukan struktur dasar atom: nukleus, vakum, dan elektronnya.

Nukleus adalah agregat padat dan padat dari partikel positif yang disebut proton, dan partikel netral yang disebut neutron. Proton menentukan nomor atom Z dan, bersama dengan neutron, mereka membentuk massa atom. Namun, sebuah atom tidak hanya dapat membawa muatan positif; itulah sebabnya elektron mengorbit di sekitar nukleus untuk menetralkannya. 

Jadi, untuk setiap proton yang ditambahkan ke nukleus, sebuah elektron baru dimasukkan ke dalam orbitalnya untuk melawan peningkatan muatan positif. Dengan cara ini, elektron yang ditambahkan baru, elektron diferensial, terkait erat dengan nomor atom Z.

Elektron diferensial berada di lapisan elektronik paling eksternal: lapisan valensi. Karena itu, semakin jauh Anda dari nukleus, semakin besar energi yang terkait dengannya. Energi ini bertanggung jawab atas keikutsertaan mereka, serta sisa elektron valensi, dalam karakteristik reaksi kimia unsur-unsur tersebut.

Indeks

• 1 angka kuantum
• 2 Cara mengetahui elektron diferensial?
• 3 Contoh dalam beberapa elemen
  • 3.1 Klorin
  • 3.2 ↑ ↓ ↑ ↓ ↑ _
  • 3.3 Magnesium
  • 3.4 ↑ ↓
  • 3,5 Zirkonium
  • 3.6 Elemen tidak dikenal
  • 3.7 ↑ ↓ ↑ ↓ ↑ ↓ ↑ ↓ ↑ ↓ ↑ ↓
• 4 Referensi

Angka kuantum

Seperti sisa elektron, elektron diferensial dapat diidentifikasi dengan empat bilangan kuantumnya. Tetapi apa nomor kuantum? Mereka adalah "n", "l", "m" dan "s".

Bilangan kuantum "n" menunjukkan ukuran atom dan tingkat energi (K, L, M, N, O, P, Q). "L" adalah bilangan kuantum sekunder atau azimut, yang menunjukkan bentuk orbital atom, dan mengambil nilai-nilai 0, 1, 2 dan 3 untuk orbital "s", "p", "d" dan "f" masing-masing.

"M" adalah bilangan kuantum magnetik dan menunjukkan orientasi spasial orbital di bawah medan magnet. Jadi, 0 untuk orbital "s"; -1, 0, +1, untuk orbital "p"; -2, -1, 0, +1, +2, untuk orbital "d"; dan -3, -2, -1, 0, +1, +2, +3, untuk orbital "f". Akhirnya, jumlah kuantum putaran "s" (+1/2 untuk ↑, dan -1/2 untuk ↓).

Oleh karena itu, elektron diferensial memiliki bilangan kuantum sebelumnya yang terkait ("n", "l", "m", "s"). Karena itu menetralkan muatan positif baru yang dihasilkan oleh proton tambahan, ia juga memberikan nomor atom Z elemen.

Cara mengetahui elektron diferensial?

Pada gambar atas, konfigurasi elektronik untuk elemen dari hidrogen ke gas neon (H → Ne) diwakili.

Dalam hal ini, elektron dari lapisan terbuka ditunjukkan dengan warna merah, sedangkan elektron dari lapisan tertutup ditunjukkan dengan warna biru. Lapisan merujuk ke nomor kuantum "n", yang pertama dari empat.

Dengan demikian, konfigurasi valensi H (↑ merah) menambahkan elektron lain dengan orientasi yang berlawanan untuk menjadi I (↓ ↑, baik biru karena level 1 sekarang ditutup). elektron ekstra ini maka elektron diferensial.

Dengan demikian, secara grafik dapat diamati bagaimana elektron diferensial ditambahkan ke lapisan valensi (panah merah) dari elemen, membedakan mereka dari satu sama lain. Elektron mengisi orbital yang menghormati aturan Hund dan prinsip pengecualian Pauling (diamati dengan sempurna dari B ke Ne).

Dan bagaimana dengan bilangan kuantum? Ini menentukan setiap panah - yaitu, setiap elektron - dan nilainya dapat dikuatkan dengan konfigurasi elektronik untuk mengetahui apakah mereka adalah elektron diferensial atau tidak..

Contohnya dalam beberapa elemen

Klorin

Untuk kasus klorin (Cl) nomor atomnya Z sama dengan 17. Konfigurasi elektroniknya kemudian 1s²2s²sp⁶3s²3p⁵. Orbital bertanda merah sesuai dengan yang ada di lapisan valensi, yang menyajikan level 3 terbuka.

Elektron diferensial adalah elektron terakhir yang ditempatkan dalam konfigurasi elektronik, dan atom klor adalah dari orbital 3p, yang disposisinya adalah sebagai berikut:

↑ ↓  ↑ ↓  ↑

3px 3py 3pz

(-1) (0) (+1)

Menghargai aturan Hund, pertama-tama isi orbital 3p dengan energi yang sama (satu panah di setiap orbital). Kedua, pasangan elektron lainnya berpasangan dengan elektron soliter dari kiri ke kanan. Elektron diferensial diwakili dalam bingkai hijau.

Dengan demikian, elektron diferensial untuk klorin memiliki bilangan kuantum berikut: (3, 1, 0, -1/2). Yaitu, "n" adalah 3; "L" adalah 1, orbital "p"; "M" adalah 0, karena itu adalah "p" orbital medium; dan "s" adalah -1/2, karena panah menunjuk ke bawah.

Magnesium

Konfigurasi elektronik untuk atom magnesium adalah 1s²2s²sp⁶3s², mewakili orbital dan elektron valensinya dengan cara yang sama:

↑ ↓

3s

0

Waktu diferensial ini telah elektron bilangan kuantum 3, 0, 0, -1/2. Satu-satunya perbedaan dalam hal ini sehubungan dengan klorin adalah bilangan kuantum "l" adalah 0 karena elektron menempati orbital "s" (3s).

Zirkonium

Konfigurasi elektronik untuk atom zirconium (logam transisi) adalah 1s²2s²sp⁶3s²3p⁶4s²3d¹⁰4 p⁶5s²4d². Dengan cara yang sama seperti kasus-kasus sebelumnya, representasi orbital valensi dan elektron adalah sebagai berikut:

Dengan demikian, bilangan kuantum untuk elektron diferensial yang ditandai dengan warna hijau adalah: 4, 2, -1, +1/2. Di sini, karena elektron menempati orbital kedua "d", ia memiliki bilangan kuantum "m" sama dengan -1. Juga, karena panah menunjuk ke atas, angka putarannya "s" sama dengan +1/2.

Elemen tidak dikenal

Nomor kuantum elektron diferensial untuk elemen yang tidak diketahui adalah 3, 2, +2, -1/2. Berapakah nomor atom Z elemen? Mengetahui Z, Anda dapat menguraikan elemennya.

Kali ini, sebagai "n" sama 3, berarti unsur tersebut dalam periode ketiga dari tabel periodik, dengan orbital "d" sebagai lapisan valensi (sama dengan 2 "l"). Oleh karena itu, orbital diwakili seperti dalam contoh di atas:

↑ ↓ ↑ ↓ ↑ ↓ ↑ ↓ ↑ ↓

Bilangan kuantum "m" sama dengan 2, dan "s" sama dengan -1/2, merupakan kunci untuk benar menemukan elektron diferensial dalam lalu orbital 3d.

Dengan demikian, elemen yang dicari memiliki orbital 3d¹⁰ penuh, seperti lapisan elektronik internalnya. Kesimpulannya, unsurnya adalah logam seng (Zn).

Namun, bilangan kuantum elektron diferensial tidak dapat membedakan antara seng dan tembaga, karena yang terakhir juga memiliki orbital 3d penuh. Mengapa Karena tembaga adalah logam yang tidak mematuhi aturan untuk mengisi elektron karena alasan kuantum.

Referensi

1. Jim Branson (2013). Aturan Hund Diperoleh pada 21 April 2018, dari: quantummechanics.ucsd.edu
2. Kuliah 27: Aturan Hund. Diperoleh pada 21 April 2018, dari: ph.qmul.ac.uk
3. Universitas Purdue. Bilangan Kuantum dan Konfigurasi Elektron. Diperoleh pada 21 April 2018, dari: chemed.chem.purdue.edu
4. Salvat Encyclopedia of Sciences. (1968). Fisika Salvat, S.A. dari Ediciones Pamplona, ​​volume 12, Spanyol, hlm. 314-322.
5. Walter J. Moore. (1963). Kimia Fisik Masuk partikel dan gelombang. Edisi keempat, Longmans.