$ \newcommand{\up}{\fbox{$\mathord\upharpoonleft\phantom{\downharpoonright}$}} \newcommand{\down}{\fbox{$\mathord\downharpoonleft\phantom{\upharpoonright}$}} \newcommand{\updown}{\fbox{$\upharpoonleft\downharpoonright$}} \newcommand{\empty}{\fbox{$\phantom{\downharpoonright}\phantom{\downharpoonright}$}} $
Edisco
.

ELEKTRONOVÁ KONFIGURACE 

Elektrony jsou v atomu rozmístěny do různých orbitalů a nabývají různých kvantových čísel. Ty můžeme zapsat pomocí elektronové konfigurace.

Zápis elektronů

ZJEDNODUŠENÝ ZÁPIS

Jednodušší forma zápisu elektronové konfigurace nám říká, kolik se v jakém orbitalu nachází elektronů. Pro každý orbital zapíšeme hlavní kvantové číslo, shodné s číslem periody, a poté písmenem zapíšeme vedlejší kvantové číslo. Nakonec do pravého horního indexu (na místo mocniny) napíšeme, kolik se v daném orbitalu vyskytuje elektronů. Například tak můžeme dostat zápis $\mathrm{2p^5}$.

Při zapisování vycházíme především z Pauliho principu a z výstavbového principu. Důležitou informací pro nás bude, kolik elektronů se vejde do každé "slupky" kolem atomu. Do s-orbitalu se vejdou 2 elektrony, pro p-orbital to je 6, v d-orbitalu může být nejvýše 10 elektronů a v f-orbitalu jich najdeme nejvýše 14. Pořadí, ve kterém jsou tyto orbitaly zaplňovány, je přesně udáno výstavbovým principem.

Podívejme se například na vodík $_1H$. Ten má jen jeden elektron, který nemůže být jinde než v orbitalu $\mathrm{1s}$. Zápis v celé své formě pak bude $_1H: \:\mathrm{1s^1}$.

Co když se posuneme do další periody, třeba k fluoru $_9F\,$? Ten má celkem 9 elektronů. 2 z nich budou v orbitalu $\mathrm{1s}$, další 2 ve $\mathrm{2s}$ a zbylých 5 v $\mathrm{2p}$. Finální vzhled zápisu tak je $_9F: \:\mathrm{1s^2} \:\mathrm{2s^2} \:\mathrm{2p^5}$.

Podobně můžeme pokračovat pro jakýkoli prvek. Postupem času ale začnou být zápisy dosti dlouhé. Podívejme se například na takovou platinu $_{78}Pt\,$:

$_{78}Pt: \:\mathrm{1s^2} \:\mathrm{2s^2} \:\mathrm{2p^6}$ $\:\mathrm{3s^2} \:\mathrm{3p^6} \:\mathrm{4s^2} \:\mathrm{3d^{10}} \:\mathrm{4p^6}$ $\:\mathrm{5s^2} \:\mathrm{4d^{10}} \:\mathrm{5p^6} \:\mathrm{6s^2} \:\mathrm{4f^{14}} \:\mathrm{5d^8}$
Vypisovat tolik orbitalů je zbytečné. Pro zjednodušení tak můžeme říci, že elektronová konfigurace platiny je stejná jako ta u xenonu $_{54}Xe$, a pak tu je nějakých pár elektronů navíc. Výsledný zápis by tak byl
$_{78}Pt: \:[_{54}Xe] \:\mathrm{6s^2} \:\mathrm{4f^{14}} \:\mathrm{5d^8}$
Zde použijeme vždy poslední vzácný plyn (prvek VIII.A skupiny), a pak jen doplníme orbitaly periody, ve které se popisovaný prvek vyskytuje - v případě platiny to je 6. perioda.

ORBITALOVÝ ZÁPIS

Chceme-li znát všechna kvantová čísla elektronů v atomu, zjednodušený zápis nám nestačí. Tam, kde jsme dříve psali jen počet elektronů, budeme muset zapsat samostatně jednotlivé dvojice elektronů, u kterých zaneseme i jejich spin.

Každý orbital budeme zakreslovat jako čtvereček. Jeden čtvereček odpovídá dvojici elektronů, které se liší spinem, jinak mají i stejné magnetické kvantové číslo. Počet čtverečků také odpovídá počtu hodnot magnetického kvantového čísla, což je pro s, p, d, f orbitaly postupně 1, 3, 5 a 7 čtverečků.
Spin elektronů určujeme šipkou směřující nahoru (pokud je spin kladný) nebo dolů (pokud je záporný). Pakliže je orbital celý zaplněný, bude v každém čtverečku jedna šipka nahoru a jedna šipka dolů. V neúplně zaplněných orbitalech se pak zaplňování řídí Hundovým pravidlem. Je jedno, jestli nepárové elektrony budou mít šipku nahoru nebo dolů, ale všechny takové musí být zakreslené stejně.

Podívejme se na zápis stejných prvků jako předtím, ovšem s přesnějším zápisem:

$_1H: \:\mathrm{1s}\: \up$
Šipka by taktéž mohla být orientována dolů.
$_9F: \:\mathrm{1s}\: \updown \:\mathrm{2s}\: \updown \:\mathrm{2p}\: \updown\updown\up$
$_{78}Pt: \:[_{54}Xe] \:\mathrm{6s}\: \updown$ $\:\mathrm{4f}\: \updown\updown\updown\updown\updown\updown\updown$ $\:\mathrm{5d}\: \updown\updown\updown\up\up$
V tomto případě se nejdříve celý orbital $\mathrm{5d}$ zaplnil elektrony s kladným spinem znázorněným šipkou nahoru, a až poté se doplnil třemi elektrony se záporným spinem.
Ještě dva další prvky:
$_{14}Si: \:[_{10}Ne] \:\mathrm{3s}\: \updown \:\mathrm{3p}\: \up\up\empty$
Zde se vyskytuje prázdný, takzvaný vakantní orbital.
$_{23}V: \:[_{18}Ar] \:\mathrm{4s}\: \updown \:\mathrm{3d}\: \up\up\up\empty\empty$

U přechodných prvků (tedy prvků z prostřední části periodické tabulky) se však stává, že skutečná elektronová konfigurace je lehce odlišná. Například v orbitalu s může být jen jeden elektron, který se pak přesune do orbitalu d. To způsobuje, že se přechodné prvky mohou vyskytovat v různých oxidačních číslech a v rámci skupin nelze najít mnoho podobností.


David




Našli jste chybu? Máte dotaz? Nápad? Připomínku? Pochvalu? Napište nám na info@edisco.cz.