Válts MeRSZ+ -ra!

MeRSZ online
okoskönyvtár

Több száz tankönyv egy helyen.
Online. Bárhol. Bármikor.

Erdődi Ferenc, Gergely Pál, Vereb György

Általános és bioszervetlen kémia

Elektronszerkezeti magyarázat

A modern periódusos rendszer alapját az alhéjak energiaszint-sorrendje képezi. Ezek alapján megadható az ismert elemek alapállapotú elektronkonfigurációja, felhasználva a Pauli-féle tilalmi elvet és a Hund-féle szabályt is (8. táblázat).
Félkövér betűs szedéssel az egy-egy héjat, periódust lezáró nemesgázatomok elektronkonfigurációját adtuk meg. Az elsőhéj (K-héj) vagy periódus a Z = 2 rendszámú héliummal zárul. A második héj (L-héj) vagy periódus a Z = 10 rendszámú neonnal zárul, amelynek konfigurációja 1s22s22p6. Ezt a lezárt héjú konfigurációt, amely a további elemekben egyfajta törzs szerepét tölti be, a [Ne] szímbólummal jelöljük. A sorban következő elemnél az elektronnak a következő M-héjon lévő 3s-pályára kell belépnie. A Z = 11 rendszámú Na­atom konfigurációja ezért [Ne]3s1, a lítiumhoz hasonlóan a nátriumnak is egyetlen s-elektronja van a lezárt atomtörzsön kívül. E megfontolással közel kerültünk a kémiai sajátságok periodikus változásának magyarázatához. Az L-héj nyolc elektron belépésével teljesen feltöltődik, ezért a Z = 3 rendszámú elem (Li) a Z=11 rendszámú elemhez (Na) hasonló. Várhatóan ugyanígy hasonlít a Be (Z = 4) a Mg-hoz (Z = 12), a B (Z = 5) az Al-hoz (Z = 13) és így tovább.
Az argonatomban a 3s- és 3p-alhéjak teljesen fel vannak töltve. Minthogy a 3d-pályák energiája nagy, az argonatom konfigurációja gyakorlatilag zárthéjúnak tekinthető. A 3d-pályák energiája valóban nagy, ezt mutatja, hogy a következő elektron (a káliumatomban) a 4s-pályára lép be, így a káliumatom a nátriumatomra hasonlít. Ugyanígy magyarázható a kalciumatom [Ar]4s2 konfigurációja is. Ettől kezdve azonban a 3d-pályák energiája már összemérhető a 4s-pályáéval, és ezért a 3d-pályák feltöltődése is megkezdődik.
Az ötféle 3d-pályára összesen tíz elektron léphet be, ez valósul meg a szkandium és a cink közötti elemek elektronkonfigurációjában. Ezekben az esetekben azonban az elektronok közötti taszítás energiája már összemérhető a 4s- és 3d-pályák közötti energiakülönbséggel. Így a fokozatos feltöltődés elvén nyugvó egyszerű megfontolásokkal egyre kevésbé tudjuk megjósolni, hogy pontosan milyen is lesz az alapállapothoz tartozó elektronkonfiguráció. A 8. táblázatban számos eltérés látható a várt sorrendtől, így például a 24., 29., 41., 42. és 44–47. rendszámú elemek esetében. A szabálytalanságok csak látszólagosak, pl. a króm elektronkonfigurációjánál [Ar]3d54s1 a 3d- és 4s-alhéjak energiaszintje igen közeli (l. a 14. ábrát is), s ez a konfiguráció a félig betöltött alhéjak miatt (3d5 és 4s1) stabilabb. A Cu konfigurációját ([Ar]3d104s1) pedig a teljesen betöltött alhéj (3d10) nagyobb stabilitásával lehet értelmezni.
A galliumtól kezdve a 3d-pályák energiája már annyival kisebb a 4s- és 4p-pályák energiájánál, hogy a fokozatos feltöltődés elvét a megszokott módon alkalmazhatjuk. Most a 4s- és 4p-pályák alkotják a vegyértékhéjat, a periódus a kriptonnal zárul. Mivel az argontól e periódus végéig 18 elektron lépett be az elektronburokba, a periódusos rendszerben most találkozhatunk először ún. hosszú periódussal.
 
8. táblázat. Az elemek elektronkonfigurációja
Z
Elem
Konfiguráció
Z
Elem
Konfiguráció
1
H
1s1
55
Cs
[Xe]6s1
2
He
1s2
56
Ba
[Xe]6s2
3
Li
[He]2s1
57
La
[Xe]5d16s2
4
Be
[He]2s2
58
Ce
[Xe]4f¹5d16s2
5
B
[He]2s22p2
59
Pr
[Xe]4f36s2
6
C
[He]2s22p2
60
Nd
[Xe]4f46s2
7
N
[He]2s22p3
61
Pm
[Xe]4f56s2
8
Ο
[He]2s22p4
62
Sm
[Xe]4f66s2
9
F
[He]2s22p5
63
Eu
[Xe]4f76s2
10
Ne
[He]2s22p6
64
Gd
[Xe]4f75d16s2
11
Na
[Ne]3s1
65
Tb
[Xe]4f76s2
12
Mg
[Ne]3s2
66
Dy
[Xe]4f106s2
13
Al
[Ne]3s23p1
67
Ho
[Xe]4f116s2
14
Si
[Ne]3s23p²
68
Er
[Xe]4f126s2
15
P
[Ne]3s23p3
69
Tm
[Xe]4f136s2
16
S
[Ne]3s23p4
70
Yb
[Xe]4f146s2
17
Cl
[Ne]3s3p5
71
Lu
[Xe]4f145d16s2
18
Ar
[Ne]3s23p6
72
Hf
[Xe]4f145d26s2
19
K
[Ar]4s1
73
Ta
[Xe]4f145d36s2
20
Ca
[Ar]4s
74
W
[Xe]4f145d46s2
21
Sc
[Ar]3d14s2
75
Re
[Xe]4f145d56s2
22
Ti
[Ar]3d24s2
76
Os
[Xe]4f145d66s2
23
V
[Ar]3d34s2
77
Ir
[Xe]4f145d76s2
24
Cr
[Ar]3d54s1
78
Pt
[Xe]4f145d96s1
25
Mn
[Ar]3d54s2
79
Au
[Xe]4f145d106s1
26
Fe
[Ar]3d64s
80
Hg
[Xe]4f145d106s2
27
Co
[Ar]3d74s2
81
TI
[Xe]4f145d106s26p1
28
Ni
[Ar]3d84s2
82
Рb
[Xe]4f145d106s26p2
29
Cu
[Ar]3d104s1
83
Bi
[Xe]4f145d106s26p3
30
Zn
[Ar]3d104s2
84
Po
[Xe]4f145d106s26p4
31
Ga
[Ar]3d104s24p1
85
At
[Xe]4f145d106s26p5
32
Ge
[Ar]3d104s24p2
86
Rn
[Xe]4f145d106s26p6
33
As
[Ar]3d104s24p3
87
Fr
[Rn]7s1
34
Se
[Ar]3d104s24p4
88
Ra
[Rn]7s2
35
Br
[Ar]3d104s24p5
89
Ac
[Rn]6d17s2
36
Kr
[Ar]3d104s24p6
90
Th
[Rn]6d27s2
37
Rb
[Kr]5s1
91
Pa
[Rn]5f26d17s2
38
Sr
[Kr]5s2
92
U
[Rn]5f36d7s2
39
Y
[Kr]4d15s2
93
Np
[Rn]5f46d17s2
40
Zr
[Kr]4d25s2
94
Pu
[Rn]5f67s2
41
Nb
[Kr]4d45s
95
Am
[Rn]5f77s2
42
Mo
[Kr]4d55s¹
96
Cm
[Rn]5f76d17s2
43
Tc
[Kr]4d55s
97
Bk
[Rn]5f97s2
44
Ru
[Kr]4d75s
98
Cf
[Rn]5f107s2
45
Rh
[Kr]4d85s
99
Es
[Rn]5f117s2
46
Pd
[Kr]4d10
100
Fm
[Rn]5f127s2
47
Ag
[Kr]4d105s1
101
Md
[Rn]5f137s2
48
Cd
[Kr]4d105s2
102
No
[Rn]5f147s2
49
In
[Kr]4d105s25p1
103
Lr
[Rn]5f146d17s2
50
Sn
[Kr]4d105s25p²
104
Unq
[Rn]5f146d27s2
51
Sb
[Kr]4d105s25p3
105
Unp
[Rn]5f146d37s2
52
Te
[Kr]4d105s25p4
106
Unh
[Rn]5f146d47s2
53
I
[Kr]4d105s25p5
107
Uns
[Rn]5f146d57s2
54
Xe
[Kr]4d105s25p6
108
Uno
[Rn]5f146d67s2
 
 
 
109
Une
[Rn]5f146d77s2
 
A d-mező elemeinek (átmenetifémek) létezésében a 3d-pályák fokozatos feltöltődése tükröződik, a sorozatban észlelhető finom energiakülönbségek vezetnek a d-mezőszervetlen kémiájának rendkívüli gazdagságához. A periódusos rendszer hatodik és hetedik periódusában az f-pályák hasonló beépülése miatt lépnek fel az f-mező elemei (a lantanoidák és az aktinoidák).
 
Példa
1. Adja meg az arzén (Z = 33) alapállapotú elektronkonfigurációját!
Az arzén (As) 33 elektront tanalmoz és az alhéjak növekvő energia szerinti sorrendje, valamjnt az egyes alhéjakban maximálisan lehetséges elektronok száma alapján az elektronkonfiguráció: 1s22s22p63s23p64s23d104p3 vagy [Ar] 3d104s24p3
 
(2+2+6+2+6+2+10+3)=33
 
2. Állapítsa meg az alábbi elektronkonfigurációkról, hogy alapállapotú, gerjesztett vagy tiltott szerkezetnek felelnek-e meg?
(a) 1s22s22p53s1
(b) [Kr] 4d10s1
(c) 1s22s22p63s23d84s2
(d) 1s22s22p63s23p63d1
(e) 1s22s22p103s23p5
 
 
(a) Gerjesztett Ne atom.
(b) Tiltott, mert az s alhéjokon maximálisan 2 elektron lehet.
(e) Alapállapotú Ni atom.
(d) Gerjeszteu K atom.
(e) Tiltoll, mert a p alhéjon maximálisan 6 elektron lehet.
 
Általános és bioszervetlen kémia

Tartalomjegyzék

Kiadó: Semmelweis Kiadó

Online megjelenés éve: 2026

ISBN: 978 963 331 705 1

Orvostudomány

A könyv feladata, hogy az orvostudományt, gyógyszerésztudományt és biológiát választó egyetemi szak hallgatóit és e téma iránt érdeklődőket megismertesse egyrészt a kémia tudomány alapjaival, az általános kémiával, másrészt a fémek és nemfémes elemek biológiai szerepével, a bioszervetlen kémiával vagy másképp, szervetlen biokémiával.

Hivatkozás: https://mersz.hu/erdoddi-gergely-vereb-altalanos-es-bioszervetlen-kemia//

BibTeXEndNoteMendeleyZotero
Kivonat
fullscreenclose
printsave