ORBITALE ATOMOWE

Orbital atomowy (poziom orbitalny)- funkcja falowa ψ opisująca stan elektronu w atomie. Kwadrat tej funkcji podaje prawdopodobieństwo znalezienia elektronu w danym obszarze przestrzeni wokół jądra. Kontur orbitalu ogranicza przestrzeń, w której prawdopodobieństwo znalezienia elektronu jest największe. Orbitale odpowiadają określonym stanom energetycznym elektronu w atomie. Dlatego mówi się że energia elektronu w otoczeniu jądra atomowego jest skwantowana.

Stan podstawowy atomu- stan o najniższej możliwej wartości energii elektronu w atomie.

Stan wzbudzony atomu – każdy stan o energii wyższej energii elektronów w stanie podstawowym.

ORBITAL s → stan podstawowy

ORBITAL p, d, f. . → stan wzbudzony

Liczby kwantowe- opisują każdy stan kwantowy elektronu:

n główna liczba kwantowa określa energię elektronu w atomie. Przyjmuje wartości liczb naturalnych. Stany kwantowej o takiej samej głównej liczbie kwantowej tworzą powłokę elektronową. Powłoki oznaczamy kolejno : K, L, M, N, O, P, Q.

l poboczna liczba kwantowa rozróżnia stany energetyczne elektronów na tej samej powłoce; określa kształt orbitali. Przyjmuje wartości liczb całkowitych : 0  ≤ l  ≤  (n − 1)

m magnetyczna liczba kwantowa określa liczbę poziomów orbitalnych związaną z ułożeniem się orbitali w przestrzeni pod wpływem zewnętrznego pola magnetycznego i przyjmuje wartości liczb całkowitych: −l  ≤ m  ≤ l

m_s spinowa liczba kwantowa związana z momentem pędu elektronu obracającego się wokół własnej osi, przyjmuje dwie wartość: $\mathbf{+ \ }\frac{\mathbf{1}}{\mathbf{2}}$ i $\mathbf{-}\frac{\mathbf{1}}{\mathbf{2}}$.

Zakaz Pauliego –w atomie nie mogą istnieć 2 elektrony o identycznym stanie kwantowym, tzn. o tych samych wartościach czterech przypisanych im liczb kwantowych: n, l, m, m_s. Muszą się różnić przynajmniej jedną z tych liczb.

2n² wzor na liczbe stanow kwantowych

LICZBA STANÓW KWANTOWYCH= LICZBIE ELEKTRONÓW

Każdy orbital atomowy może opisywać tylko 2 elektrony o zbiliżonej energii i przeciwnym spinie

Każda powłoka elektronowa może zawierać tylko: jeden orbital typu s (2 elektrony), trzy obitale typu p (6 elektronów), pięć orbitali typu d ( 10 elektronów).

Konfiguracja elektronowa-rozmieszczenie elektronów w powłokach i podpowłokach. Warunki zapisu konfiguracji elektronowej:

1. W stanie stacjonarnym elektrony rozmieszczone są w podpowłokach (orbitalach) i powłokach, poczynając od najniższej energetycznie.

2. Atom w stanie podstawowym ma jak największą liczbę elektronów niesparowanych (reguła Hunda)

Elektrony walencyjne – elektrony ostatniej powłoki elektronowej, czyli najwyższego poziomu energetycznego ( główna liczba kwantowa o największej wartości), najsłabiej związane z jądrem atomowym, uczestniczące w tworzeniu wiązań chemicznych, decydujące o właściwościach pierwiastków.

Rdzeń atomowy= jądro atomu + pozostałe elektrony ( niewalencyjne )

Zad 1. Oblicz liczbę podpowłok elektronowych znajdujących się w powłoce n=4. Oznacz je symbolami.

Zad 2.Określ liczbę stanów kwantowych: a) w podopwłoce d czwartej powłoki; b) w podpowłoce p czwartej powłoki; c) w powłoce n=4.

Zad 3. Podaj wartości liczb kwantowych n, l ,m dla czwartej powłoki.

Zad 4. Jakie orbitale określane są przez liczby kwantowe? a)n=1, l=0 b)n=2, l=0 c) n=2, l=1 d) n=3, l=0 e) n=3, l=2 f) n=4, n=2 g0 n=4, l=3

Zad 5. Ile elektronów może znajdować się w podpowłokach? a) p b) d c) f d) s

Zad 6. Podaj: a) liczbę atomową, b) liczbę powłok elektronowych, c) liczbę elektronów, d) liczbę elektronów walencyjnych, e) symbol pierwiastka, f) opis graficzny dla konfiguracji elektronowej pierwiastka 1s² 2s²2p⁶3s²3p⁵

Zad 7. Zapisz symbolicznie ( za pomocą liczb kwantowych: głównej i orbitalnej) konfigurację elektronową następujących pierwiastków: ₇N, ₁₃Al, ₁₈Ar, ₃₅Br. Podaj zapis graficzny.

Zad 8. Ile powłok wykorzystują elektrony w atomie o konfiguracji: 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶4s¹?

Zad 9. Podaj konfigurację elektronową : a) boru, tlenu, magnezu b) fosforu, argonu, potasu c) skandu, cynku, bromu d) kadmu, baru, ołowiu.

Zad 10. Odszukaj w układzie okresowym pierwiastki o następującej konfiguracji elektronowej: a) 1s²2s²2p⁶3s²3p⁴ b) 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹4s² c) 1s²2s²2p⁵ d) 1s²2s²2p⁶3s²3p¹

Zad 11. Zidentyfikuj pierwiastki: a) [Ne] 3s²3p³ b) [Kr]4d¹⁰5s²5p² c) [He] 2s² d) [Xe] 6s¹

Zad 12. Podaj konfigurację elektronową: a) Cr K² L⁸ M¹³ N¹ b) Cu K² L⁸ M¹⁸ N¹² O¹ c) Nb K² L⁸ M¹⁸ N¹² O¹ d) Pd K² L⁸ M¹⁸ N¹⁸ e) Pt K² L⁸ M¹⁸ N³² O¹⁷ P¹

Zad 13. Napisz konfigurację elektrodową zewnętrznej powłoki elektrodowej atomu: a) S b) Cl c) Si

Zad 14. Jaką liczbę atomową ma pierwiastek o konfiguracji: a) 1s²2s² b) 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹4s²3p⁷
c) 1s²2s²2p³ ?

Zad 15. Napisz konfiguracje elektronowe dla następujących jonów; podaj liczbę elektronów walencyjnych i symbol pierwiastka odpowiadający danej konfiguracji: a) S^2- b) Ca²⁺ c) Br^- d)Al³⁺

Zad 16. Posługując się jedynie układem okresowym określ liczbę elektronów w poszczególnych powłokach następujących pierwiastków: Br, Ba, Sn, Al., Bi, Ar, O.

Zad 17. Ile elektronów niesparowanych zawierają w stanie podstawowym atomy o następujących liczbach atomowych: 11, 15, 20, 32, 36, 48, 49, 53, 84?