Comment représenter les électrons dans un diagramme de niveau d'énergie

Les chimistes utilisent parfois un diagramme des niveaux d'énergie des électrons pour représenter quand ils sont à la recherche à des réactions chimiques et collage. Un diagramme de niveau d'énergie est plus utile et plus facile à travailler que nombres quantiques dans le modèle de la mécanique quantique.

Les chimistes utilisent le niveau diagramme d'énergie ainsi que la notation de configuration électronique pour représenter quel niveau d'énergie, sous-shell, et orbitale sont occupés par des électrons dans un atome particulier. Les chimistes utilisent cette information dans ces façons:

  • Pour prédire ce type de liaison se produira avec un élément particulier et montrer exactement où les électrons sont utilisés

  • Pour montrer pourquoi certains éléments se comportent de la même façon

Le schéma suivant est un schéma de niveau d'énergie vierge que vous pouvez utiliser pour décrire les électrons pour tout atome particulier. Pas tous les orbitales et sous-couches connus sont présentés. Mais avec ce schéma, vous devriez être capable de faire la plupart tout ce que vous devez.

Un diagramme de niveau d'énergie vierge.
Un diagramme de niveau d'énergie vierge.

Dans le schéma précédent, orbitales sont représentés par des tirets dans lequel vous pouvez placer un maximum de deux électrons. La 1s orbital est la plus proche du noyau, et il a l'énergie la plus faible. Il est également le seul orbitale du niveau d'énergie 1.




Au niveau de l'énergie 2, il ya deux s et p orbitales, avec les 2s ayant une énergie inférieure à la 2p. Les trois sous-couches 2p sont représentés par trois tirets de la même énergie.

Les niveaux d'énergie 3, 4, et 5 sont également indiquées. Notez que les 4S dispose d'énergie inférieure à la 3D: Ceci est une exception à ce que vous pouvez avoir la pensée, mais il est ce qui est observé dans la nature.

Le schéma suivant montre la Aufbau Principe, une méthode pour se souvenir de l'ordre dans lequel orbitales remplissent les niveaux d'énergie vacants.

Le principe Aufbau.
Le principe Aufbau.

En utilisant le schéma de niveau d'énergie, rappeler deux choses:

  • Électrons remplissent d'abord les plus bas niveaux d'énergie vacants.

  • Quand il ya plus d'une sous-couche à un niveau d'énergie en particulier, comme aux niveaux 3p ou 4D, un seul électron remplit chaque sous-shell jusqu'à ce que chaque sous-couche a un électron. Puis électrons commencer la liaison dans chaque sous-shell. Cette règle est nommé La règle de Hund.

Supposons que vous voulez tracer le diagramme de niveau d'énergie de l'oxygène. Vous regardez dans le tableau périodique et de trouver ce que l'oxygène est numéro atomique 8. Ce nombre signifie que l'oxygène a 8 protons dans son noyau et 8 électrons. Si vous mettez 8 électrons dans votre schéma de niveau d'énergie.

Vous pouvez représenter les électrons comme des flèches. Si deux électrons se retrouvent dans la même orbitale, une flèche vers le haut et l'autre vers le bas.

Le premier électron va dans les orbitale 1s, remplissage, le niveau d'énergie le moins cher, et les deuxièmes paires l'un de spin avec le premier.

Électrons 3 et 4 paires de spin dans les prochaines bas vacants orbitales - 2s.

Electron 5 va dans l'un des sous-couches 2p (il n'a pas d'importance que l'on - ils ont tous la même énergie), et les électrons 6 et 7 aller dans les autres orbitales deux totalement vacants 2p.

Les dernières paires électrons de spin avec un des électrons dans les sous-couches (2p encore, il n'a pas d'importance que l'on vous le couplez avec). Le schéma de niveau d'énergie complété pour l'oxygène apparaît dans l'illustration suivante.

Un diagramme de niveau d'énergie pour l'oxygène.
Un diagramme de niveau d'énergie pour l'oxygène.

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