Elektronska konfiguracija

Elektronska konfiguracija je raspored elektrona u atomu i određena je pomoću četiri kvantna broja.

Kvantni brojevi

Glavni kvantni broj n određuje energetski nivo ili ljusku kojoj elektron pripada: n = 1, 2, 3, 4... ili K, L, M, N... Orbitalni kvantni broj l određuje oblik distribucije elektronskog naboja i ugaoni moment. Može imati vrijednosti od 0 do n - 1. Elektroni sa l = 0, 1, 2, 3 se označavaju kao elektroni s, p, d i f podnivoa ili podljuske. Magnetni kvantni broj m ima vrijednosti m = 2l + 1, što znači da s podnivo ima samo jednu vrijednost m = 0, podnivo p ima vrijednosti m = -1, 0, 1 itd. (tabela). Spinski kvantni broj m_s može imati vrijednosti +1/2 ili -1/2. .

Paulijev princip

Prema Paulijevom principu, dva elektrona ne mogu imati sva četiri kvantna broja ista, moraju se razlikovati bar u spinskom. Kada se primijeni na K-ljusku (n = 1) dobija se da u njoj mogu postojati maksimalno 2 elektrona, koji se razlikuju po orjentaciji spina. Njena konfiguracija je 1s². Na isti način se izračunava da L-ljuska (n = 2) može sadržavati najviše 8 elektrona (tabela) i njena konfiguracija je: 2s² 2p⁶

Raspodjela elektrona po kvantnim nivoima

Vrijednost n	Vrijednost l	Vrijednost m	Podnivo	Broj orbitala	Broj elektrona
1	0	0	1s	1	2
2	0	0	2s	1	2
	1	(-1), 0, 1	2p	3	6
3	0	0	3s	1	2
	1	(-1),0,1	3p	3	6
	2	(-2), (-1), 0, 1, 2	3d	5	10
4	0	0	4s	1	2
	1	(-1), 0, 1	4p	3	6
	2	(-2), (-1), 0, 1, 2	4d	5	10
	3	(-3),(-2), (-1), 0, 1, 2, 3	4f	7	14

Popunjavanje atomskih orbitala

Popunjavanje atomskih orbitala odvija se prema tzv. aufbau principu, prema kojem se popunjavaju najprije energetski nivoi niže energije. To se odvija sljedećim redoslijedom:

1s 
2s          2p  
3s          3p  
4s       3d 4p  
5s       4d 5p
6s    4f 5d 6p  
7s    5f 6d 7p  
      6f 7d    7f
 ...

Nakon popunjenih 3s i 3p orbitala sljedeći elektron ne ulazi u 3d orbitalu (element kalij), već popunjava najprije 4s orbitalu, zbog niže energije (slika). Kod težih elemenata su prisutna još neka odstupanja uslijed male razlike između viših kvantnih nivoa.

Primjer

Atomski broj natrijuma je 11, što znači da on ima 11 elektrona. Elektronska konfiguracija atoma natrijuma je:

Na: 1s² 2s² 2p⁶ 3s¹

Blokovi PSE

Jednostavniji način prikazivanja je da se prikaže popunjena ljuska koja odgovara plemenitom plinu, a ostali elektroni prikažu u nastavku, npr kod natrijuma 10 elektrona čini konfiguraciju neona, a jedan elektron se nalazi u 3s orbitali:

Na: [Ne] 3s¹

Pravila popunjavanja atomskih orbitala se očituju i u strukturi periodnog sistema elemenata. Prema tipu popunjene atomske orbitale razlikuju se blokovi periodnog sistema elemenata.

Također pogledajte

• Energetski nivo
• Grupa periodnog sistema elemenata

Literatura

• Boeyens, Jan C. A. (2008). Chemistry from First Principles. Berlin: Springer Science. ISBN 978-1-4020-8546-8.