03 Elektronový obal

TYPY A PROSTOROVÁ ORIENTACE ORBITALŮ

• ORBITAL s

  • l = 0

  • tvar koule, jejíž poloměr se s rostoucí hodnotou n zvětšuje

  • každá vrstva elektronového obalu obsahuje pouze jeden orbital s

• ORBITAL p

  • pro l = 1 je charakteristické, že v každé hladině elektronového obalu jsou 3 orbitaly typu p vyplývá z počtu hodnot magnetického kvantvého čísla (m1 = -1; 0; 1)

  • m také rozhoduje o orientaci orbitalů v prostoru

  • všechny tři orbitaly mají stejnou energii, ale liší se orientací v prostoru

• DEGENEROVANÉ ORBITALY

  • mají stejnou hodnotu hlavního a vedlejšího kvantového čísla a liší se v čísle magnetickém

• ORBITAL d

  • hodnotě l = 2 odpovídá pět hodnot magnetického kvantového čísla (m1 = -2; -1; 0; 1; 2) pět různých orbitalů typu d

  • orbitaly d jsou stejně jako orbitaly p degenerované

• ORBITAL f

  • pro l = 3 nabývá m sedmi různých hodnot (m1 = -3; -2; -1; 0; 1; 2; 3)

  • existuje sedm energeticky rovnocenných orbitalů, které se liší prostorovou orientací

ZNÁZORŇOVÁNÍ ORBITALŮ

• POMOCÍ RÁMEČKŮ

  • všechny orbitaly se znázorňují stejně velkými rámečky

  • jestliže jsou orbitaly degenerovány, odpovídající počet rámečků (3 pro p, 5 pro d, 7 pro f) se spojí do jednoho celku

  • jednotlivé elektrony se znázorňují pomocí šipek, umístěných v příslušném rámečku

  • pokud jsou v rámečku 2 elektrony, které se liší spinem, bude jedna šipka směřovat nahoru a druhá dolů

• POMOCÍ HLAVNÍHO A VEDLEJŠÍHO KVANTOVÉHO ČÍSLA

  • hlavní kvantové číslo n se zapisuje velkou arabskou číslicí a za ní se malým písmenem (s, p, d, f) vyznačí typ orbitalu, určený vedlejším kvantovým číslem l

• počet elektronů se v orbitalech zapisuje pomocí exponentu

Hlavní kvantové číslo počet elektronů

typ orbitalu

PRAVIDLA

• VÝSTAVBOVÝ PRINCIP

  • orbitaly se zaplňují postupně podle jejich vzrůstající energie

  • orbitaly s nižší energií se zaplní dříve než orbitaly s vyšší energií

  • 1s 2s 2p 3s 3p 4s 3d 4p 5s 4d 5p 6s 4f 5d 6p

• HUNDOVO PRAVIDLO

  • v degenerovaných orbitalech vznikají elektronové páry teprve po zapnění každého orbitalu jedním elektronem

  • všechny nespárované elektrony mají stejný spin

• PAULIHO PRINCIP

  • v jednom orbitalu mohou být maximálně dva elektrony, lišící se hodnotou spinového kvantového čísla

• n + l

  • jestliže mají dva různé orbitaly stejný součet n + l, potom je rozhodující hodnota hlavního kvant čísla

  • orbital jehož hodnota n je menší, má nižší energii a proto se zaplní dříve

  • př. mezi 2p a 3s se 2p zaplní dříve

VALENČNÍ ELEKTRONY

• pro chemické vlastnosti nejsou všechny orbitaly stejně důležité

• nejdůležitější – nejvzdálenější, vnější, valenční orbitaly

• orbitaly nejvyššího n v atomu – valenční vstva

• valence = schopnost vytvářet vazby

ELEKTRONOVÁ KONFIGURACE

• KATIONTY

  • kation vznikne z elektroneutrálního atomu odtržením jednoho nebo vice elektronů

  • platí, že elektrony odrtháváme vždy z atomového orbitalu s nejvyšší hodnotou n

  • pokud je takových orbitalů vice, nejprve odebíráme elektrony z orbitalu s vyšší hodnotou vedlejšího kvantového čísla l

  • toto pořadí ionizace elektronů odpovídá pořadí stoupající ionizační energie a nemusí vždy odpovídat pořadí zaplňování elektrony při tvorbě konfigurace elektroneutrálního obalu

  • Ti2+: [Ar] 4s0 3d2

  • Ti: [Ar] 4s2 3d2

  • jedná se zejména o ionty d-prvků, u kterých po obsazení prvního d-elektronu je snáze ionizovatelný elektron v s-orbitalu