차동 또는 미분 전자는 원자가 전자의 구성의 순서로 배치 된 전자 마지막이다. 그건 뭐예요? 이 질문에 답하려면 원자의 기본 구조, 즉 핵, 진공 및 전자가 필요합니다.
핵은 양성자라고하는 양성 입자와 중성자라고하는 중성 입자의 조밀하고 조밀 한 집합체입니다. 양성자는 원자 번호 Z를 정의하고 중성자와 함께 원자 질량을 구성합니다. 그러나 원자는 양전하만을 운반 할 수 없습니다. 따라서 전자는 핵 주위를 공전하여 중화시킵니다.
따라서 핵에 결합하는 모든 양성자에 대해 새로운 전자가 궤도에 결합하여 증가하는 양전하에 대응합니다. 이런 식으로 새로 추가 된 전자 인 미분 전자는 원자 번호 Z와 밀접한 관련이 있습니다.
미분 전자는 가장 바깥 쪽 전자 껍질 인 원자가 껍질에 있습니다. 따라서 핵에서 멀어 질수록 그와 관련된 에너지가 커집니다. 원소의 특징적인 화학 반응에서 나머지 원자가 전자의 참여뿐만 아니라 나머지 원자가 전자의 참여를 담당하는 것은이 에너지입니다.
양자 수
나머지 전자와 마찬가지로 차동 전자는 4 개의 양자 수로 식별 할 수 있습니다. 그러나 양자 수는 무엇입니까? "n", "l", "m"및 "s"입니다.
양자 수 "n"은 원자의 크기와 에너지 수준 (K, L, M, N, O, P, Q)을 나타냅니다. «L»은 원자 궤도의 모양을 나타내는 2 차 또는 방위각 양자 수이며 궤도«s»,«p»,«d»및«f»에 대해 0, 1, 2 및 3의 값을 사용합니다. , 각각.
"M"은 자기 양자 수이며 자기장 아래에서 궤도의 공간 방향을 나타냅니다. 따라서 궤도«s»에 대해 0; "p"궤도에 대해 -1, 0, +1; "d"궤도에 대해 -2, -1, 0, +1, +2; "f"궤도에 대해 -3, -2, -1, 0, +1, +2, +3. 마지막으로 스핀 양자 수«s»(↑의 경우 +1/2, ↓의 경우 -1/2)입니다.
따라서 미분 전자는 이전 양자 수 ( "n", "l", "m", "s")와 연관되어 있습니다. 여분의 양성자에 의해 생성 된 새로운 양전하를 상쇄하기 때문에 원소의 원자 번호 Z도 제공합니다.
미분 전자를 아는 방법?
위의 이미지는 수소에서 네온 가스 (H → Ne)까지 원소의 전자 구성을 나타냅니다.
여기에서 열린 껍질의 전자는 빨간색으로 표시되고 닫힌 껍질의 전자는 파란색으로 표시됩니다. 계층은 네 개 중 첫 번째 인 양자 번호 "n"을 나타냅니다.
이런 식으로 H의 원자가 구성 (빨간색 ↑)은 반대 방향으로 다른 전자를 추가하여 He (↓ ↑, 이제 레벨 1이 닫혀 있기 때문에 둘 다 파란색)가됩니다. 이렇게 추가 된 전자는 미분 전자입니다.
따라서 미분 전자가 요소의 원자가 껍질 (빨간색 화살표)에 추가되어 서로 구별되는 방식을 그래픽으로 볼 수 있습니다. 전자는 Hund의 규칙과 Pauling의 배제 원리 (B에서 Ne까지 완벽하게 관찰 됨)에 따라 궤도를 채 웁니다.
그리고 양자 수는 어떻습니까? 이들은 각 화살표, 즉 각 전자를 정의하며 그 값은 전자 구성으로 확증되어 차동 전자의 것인지 여부를 알 수 있습니다.
여러 요소의 예
염소
염소 (Cl)의 경우 원자 번호 Z는 17입니다. 전자 구성은 1s 2 2s 2 sp 6 3s 2 3p 5 입니다. 빨간색으로 표시된 궤도는 열린 수준 3을 가진 원자가 껍질의 궤도에 해당합니다.
차동 전자는 전자 구성에 배치되는 마지막 전자이며 염소 원자는 3p 궤도의 원자이며 배열은 다음과 같습니다.
↑ ↓
3px 3py 3pz
(-1) (0) (+1)
Hund의 규칙에 따라 동일한 에너지의 3p 궤도가 먼저 채워집니다 (각 궤도의 위쪽 화살표). 둘째, 다른 전자는 왼쪽에서 오른쪽으로 고독한 전자와 쌍을 이룹니다. 미분 전자는 녹색 프레임으로 표시됩니다.
따라서 염소의 미분 전자는 다음과 같은 양자 수를 갖습니다 : (3, 1, 0, -1/2). 즉, "n"은 3이고; "L"은 1, 궤도 "p"이며; "M"은 중간 "p"궤도이기 때문에 0입니다. 화살표가 아래쪽을 가리 키기 때문에 "s"는 -1/2입니다.
마그네슘
마그네슘 원자의 전자 구성은 1s 2 2s 2 sp 6 3s 2 이며, 같은 방식으로 궤도와 원자가 전자를 나타냅니다.
↑ ↓
3 초
0
이번에는 미분 전자의 양자 수는 3, 0, 0, -1/2입니다. 염소와 관련하여이 경우 유일한 차이점은 전자가 궤도«s»(3s)를 차지하기 때문에 양자 수«l»이 0이라는 것입니다.
지르코늄
지르코늄 (전이 금속) 원자의 전자 배열은 1s 2 2s 2 sp 6 3s 2 3p 6 4s 2 3d 10 4p 6 5s 2 4d 2 입니다. 이전 사례와 동일한 방식으로 궤도 및 원자가 전자의 표현은 다음과 같습니다.
따라서 녹색으로 표시된 차동 전자의 양자 수는 4, 2, -1, +1/2입니다. 여기서 전자는 두 번째 "d"궤도를 차지하기 때문에 -1과 같은 양자 수 "m"을 갖습니다. 또한 화살표가 위를 가리 키기 때문에 회전 수 "s"는 +1/2와 같습니다.
알 수없는 요소
미지의 원소에 대한 미분 전자 양자 수는 3, 2, +2, -1/2입니다. 원소의 원자 번호 Z는 무엇입니까? Z를 알면 요소가 무엇인지 알아낼 수 있습니다.
이번에는 "n"이 3과 같기 때문에 원소가 원자가 쉘 ( "l"이 2와 같음)로 "d"궤도를 갖는 주기율표의 세 번째주기에 있음을 의미합니다. 따라서 궤도는 이전 예와 같이 표시됩니다.
↑ ↓
양자 수 "m"은 +2와 같고 "s"는 -1/2와 같으며 마지막 3d 궤도에서 차동 전자를 올바르게 찾는 데 중요합니다.
따라서 찾고있는 요소는 전체 3d 10 궤도 와 내부 전자 쉘을 가지고 있습니다. 결론적으로 원소는 금속 아연 (Zn)입니다.
그러나 미분 전자의 양자 수는 아연과 구리를 구별 할 수 없습니다. 후자의 원소도 완전한 3D 궤도를 갖기 때문입니다. 왜? 구리는 양자적인 이유로 전자를 채우는 규칙을 준수하지 않는 금속이기 때문입니다.
참고 문헌
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