CO JSOU ENERGETICKÉ ÚROVNĚ A JAK JSOU ZASTOUPENY? - VĚDA - 2025

Tyto energetické podhladiny v atomu jsou způsob, jakým jsou elektrony organizovány v elektronických skořápky, jejich distribuci v molekule nebo atomu. Tyto energetické úrovně se nazývají orbitaly.

Organizace elektronů do podúrovní umožňuje chemické kombinace různých atomů a také definuje jejich polohu v periodické tabulce prvků.

Elektrony jsou uspořádány v elektronických pláštích atomu určitým způsobem kombinací kvantových stavů. Ve chvíli, kdy je jeden z těchto stavů obsazen elektronem, musí být ostatní elektrony v jiném stavu.

Úvod

Každý chemický prvek v periodické tabulce sestává z atomů, které jsou zase tvořeny neutrony, protony a elektrony. Elektrony jsou záporně nabité částice, které se nacházejí kolem jádra jakéhokoli atomu, distribuované v orbitálech elektronů.

Elektronové orbitaly jsou objemem prostoru, kde má elektron 95% šanci setkat se. Existují různé typy orbitálů s různými tvary. V každém orbitálu mohou být umístěny maximálně dva elektrony. První orbital atomu je tam, kde je největší pravděpodobnost nalezení elektronů.

Orbitaly jsou označeny písmeny s, p, d a f, tj. Sharp, Princip, Diffuse a Fundamental, a kombinují se, když se atomy spojí dohromady a vytvoří větší molekulu. V každé skořepině atomu jsou tyto kombinace orbitálů.

Například, ve vrstvě 1 atomu jsou S orbitaly, ve vrstvě 2 jsou S a P orbitaly, ve vrstvě 3 atomu jsou S, P a D orbitaly a nakonec ve vrstvě 4 atomu jsou všechny Orbitaly S, P, D a F.

Také na orbitálech najdeme různé podúrovně, které zase mohou ukládat více elektronů. Orbitály na různých úrovních energie jsou si navzájem podobné, ale zabírají různé oblasti ve vesmíru.

První orbitální a druhý orbitální mají stejné vlastnosti jako orbitální S, mají radiální uzly, mají větší pravděpodobnost sférického objemu a mohou držet pouze dva elektrony. Jsou však umístěny na různých úrovních energie, a tak zabírají různé prostory kolem jádra.

Umístění v periodické tabulce prvků

Každá z elektronických konfigurací prvků je jedinečná, a proto určují svou pozici v periodické tabulce prvků. Tato pozice je definována periodou každého prvku a jeho atomovým číslem počtem elektronů, které má atom prvku.

Klíčem je tedy použití periodické tabulky k určení konfigurace elektronů v atomech. Prvky jsou rozděleny do skupin podle jejich elektronických konfigurací takto:

Každý orbitál je reprezentován v určitých blocích v periodické tabulce prvků. Například blok S orbitálů je oblast alkalických kovů, první skupina v tabulce a kde se nachází šest prvků Lithium (Li), Rubidium (Rb), Draslík (K), Sodík (Na), Francium (Fr) a Cesium (Cs) a také vodík (H), který není kov, ale plyn.

Tato skupina prvků má elektron, který se často snadno ztratí a vytvoří kladně nabitý ion. Jsou to nejaktivnější kovy a nejreaktivnější.

Vodík je v tomto případě plyn, ale je ve skupině 1 periodické tabulky prvků, protože má také pouze jeden elektron. Vodík může tvořit ionty s jediným pozitivním nábojem, ale vytažení jeho jediného elektronu vyžaduje mnohem více energie než odstranění elektronů z ostatních alkalických kovů. Při tvorbě sloučenin vodík obvykle vytváří kovalentní vazby.

Při extrémně vysokých tlacích se však vodík stává kovovým a chová se jako zbytek prvků ve své skupině. K tomu dochází například uvnitř jádra planety Jupiter.

Skupina 2 odpovídá kovům alkalických zemin, protože jejich oxidy mají alkalické vlastnosti. Mezi prvky této skupiny najdeme hořčík (Mg) a vápník (Ca). Jeho orbity také patří do úrovně S.

Přechodné kovy, které odpovídají skupinám 3 až 12 v periodické tabulce, mají orbitály typu D.

Prvky, které jdou ze skupiny 13 až 18 v tabulce, odpovídají orbitálům P. A konečně prvky známé jako lanthanidy a aktinidy mají orbitaly jménem F.

Elektronové umístění na orbitálech

Elektrony se nacházejí v orbitálech atomu jako způsob, jak snížit energii. Pokud se tedy snaží zvýšit energii, zaplní elektrony hlavní orbitální úrovně a vzdálí se od jádra atomu.

Je třeba vzít v úvahu, že elektrony mají vlastní vlastnost známou jako spin. Toto je kvantový koncept, který mimo jiné určuje rotaci elektronu v orbitálu. Co je podstatné pro určení vaší pozice v energetických úrovních.

Pravidla, která určují polohu elektronů na oběžné dráze atomu, jsou následující:

• Princip Aufbaua: Elektrony vstoupí nejprve do orbitálů s nejnižší energií. Tento princip je založen na diagramech energetických hladin určitých atomů.

• Princip vyloučení Pauliho: Atomový orbitál může popisovat alespoň dva elektrony. To znamená, že pouze dva elektrony s různým elektronovým spinem mohou obsadit atomový orbitál.

To znamená, že atomový orbitál je energetický stav.

• Hundovo pravidlo: Když elektrony zabírají orbity stejné energie, vstoupí elektrony nejprve do prázdných orbitálů. To znamená, že elektrony upřednostňují paralelní rotace v oddělených drahách energetických úrovní.

Elektrony zaplní všechny orbitaly v nižších úrovních, než se střetnou s opačnými točbami.

Speciální elektronické konfigurace

Existují také atomy se zvláštními případy energetických úrovní. Když dva elektrony zabírají stejný orbitál, musí mít nejen různá otočení (jak ukazuje Pauliho vyloučení), ale spojení elektronů mírně zvyšuje energii.

V případě energetických úrovní, polovina plná a plná plná úroveň snižuje energii atomu. Toto vede atom k větší stabilitě.

Reference

1. Elektronová konfigurace. Obnoveno z Wikipedia.com.
2. Úvod do elektronických konfigurací. Obnoveno z chem.libretexts.org.
3. Orbitály a dluhopisy. Obnoveno z chem.fsu.edu.
4. Periodická tabulka, prvky hlavní skupiny. Obnoveno z newworldencyclopedia.org.
5. Zásady elektro konfigurace. Obnoveno z sartep.com.
6. Elektronická konfigurace prvků. Obnoveno z science.uwaterloo.ca.
7. Electron Spin. Získáno z hyperphysics.phy-astr.gsu.edu.