Σύννεφο ηλεκτρονίων

Ο Erwin Schrödinger ανέπτυξε την έννοια του νέφους ηλεκτρονίων. Ανέπτυξε μια εξίσωση που μπορεί να υπολογίσει την πιθανότητα εύρεσης ηλεκτρονίου σε μια περιοχή γύρω από τον πυρήνα.

Ένα νέφος ηλεκτρονίων είναι μια ομάδα ηλεκτρονίων που κυκλοφορούν τον πυρήνα. Τα ηλεκτρόνια είναι πιο πιθανό να βρεθούν στο σύννεφο ηλεκτρονίων. Η μεγαλύτερη πυκνότητα ηλεκτρονίων σημαίνει ότι οι πιθανότητες εύρεσης ηλεκτρονίου είναι μεγαλύτερες, γι' αυτό οι περιοχές αυτές ονομάζονται τροχιακά ηλεκτρονίων.

Έννοια του νέφους ηλεκτρονίων

Το ηλεκτρονιακό νέφος είναι ένα σύστημα ηλεκτρονίων που περιβάλλει τον πυρήνα ενός ατόμου και κάθε τροχιακό γύρω από τον πυρήνα του ατόμου μοιάζει με μια δομή που μοιάζει με σύννεφο.

• Τα τροχιακά ηλεκτρονίων προβλέπουν ένα ορισμένο επίπεδο πιθανότητας παρουσίας ηλεκτρονίου.
• Ο αριθμός και οι τύποι των τροχιακών αυξάνονται με την αύξηση του ατομικού αριθμού.
• Υπάρχουν τέσσερα βασικά τροχιακά ηλεκτρονίων:s, p, d και f.
• Υπάρχουν πάντα δύο ηλεκτρόνια σε κάθε τροχιακό, τα οποία μπορεί να διαφέρουν από την ιδιότητα του σπιν.

Διαφορετικά μοντέλα έδωσαν αρχικά μια διαφορετική ιδέα για ένα άτομο, όπως το μοντέλο της πουτίγκας από δαμάσκηνο, το μοντέλο του Rutherford, το μοντέλο του Bohr. Όλα αυτά τα μοντέλα υπέθεσαν ότι ένα ηλεκτρόνιο είναι ένα σωματίδιο με καλά καθορισμένη μάζα που περιστρέφεται γύρω από τον πυρήνα σαν ένα πλανητικό σύστημα.

Ωστόσο, το νέφος ηλεκτρονίων είναι σαν ένα πυκνό σύννεφο πιθανοτήτων που περιβάλλει τον πυρήνα. Λόγω του σχηματισμού νέφους ηλεκτρονίων, είναι αδύνατο να βρεθεί η ταυτόχρονη μέτρηση της θέσης και της ορμής ενός ηλεκτρονίου.

• Η πυκνότητα ηλεκτρονίων είναι επίσης ένας όρος που χρησιμοποιείται για την περιγραφή των νεφών ηλεκτρονίων.
• Η πυκνότητα ηλεκτρονίων χρησιμοποιείται για να περιγράψει την ηλεκτραρνητικότητα των ηλεκτρονίων και όσο μεγαλύτερη είναι η διαφορά στην ηλεκτραρνητικότητα μεταξύ δύο ατόμων, τόσο περισσότερο έλκεται η πυκνότητα ηλεκτρονίων προς το μέρος, τόσο περισσότερο ηλεκτραρνητικό άτομο.

Ομοιοπολικός δεσμός

Σχηματίζεται όταν τα νέφη ηλεκτρονίων δύο ατόμων επικαλύπτονται μεταξύ τους σε σταθερή κατεύθυνση.

Συγγένεια ηλεκτρονίων

Η συγγένεια ηλεκτρονίων είναι η ενέργεια που απελευθερώνεται όταν ένα ηλεκτρόνιο προστίθεται σε ένα ουδέτερο απομονωμένο αέριο άτομο για να σχηματίσει ένα αρνητικά φορτισμένο ιόν.

• Είναι ένας ενεργειακός όρος καθώς περιγράφει την απελευθερωμένη ενέργεια ενός ηλεκτρονίου.
• Εξαρτάται από τη σταθερή ηλεκτρονική διαμόρφωση. δεν αυξάνεται τακτικά σε μια περίοδο.
•  Μετράται σε eV/άτομο, KJ/mol ή Kcal/ mol.
• Υψηλή συγγένεια ηλεκτρονίων σημαίνει ότι το άτομο μπορεί να δεχτεί πιο εύκολα ηλεκτρόνια, ενώ μια χαμηλότερη συγγένεια ηλεκτρονίων υποδηλώνει ότι ένα άτομο δεν μπορεί να δεχτεί εύκολα ηλεκτρόνια.

Η συγγένεια ηλεκτρονίων γράφεται με αρνητικό πρόσημο, καθώς η ενέργεια απελευθερώνεται σε μια εξώθερμη διαδικασία. Γενικά, τα στοιχεία με μεγαλύτερη αρνητική συγγένεια ηλεκτρονίων είναι μικρότερα και έχουν τις υψηλότερες ενέργειες ιονισμού.

Διάφοροι παράγοντες μπορούν να επηρεάσουν τη συγγένεια των ηλεκτρονίων, όπως:

• το ατομικό μέγεθος
• πυρηνικό φορτίο και 
• η συμμετρία της ηλεκτρονικής διαμόρφωσης.

Σύννεφο ηλεκτρονίων σε δεσμό σίγμα

Για να γνωρίζουμε την επίδραση των νεφών ηλεκτρονίων στους δεσμούς σίγμα, ας μελετήσουμε πρώτα τους δεσμούς σίγμα.

• Οι δεσμοί Sigma είναι οι ισχυρότεροι ομοιοπολικοί δεσμοί.
• Σχηματίζονται από μετωπική επικάλυψη μεταξύ των ατομικών τροχιακών.
• Τα τροχιακά δεσμού Sigma είναι κυλινδρικά συμμετρικά τροχιακά.
• Σχηματίζεται πρώτα ένας δεσμός σίγμα και μετά ένας δεσμός pi επειδή έχει μικρότερη ενέργεια.
• Είναι δυνατή η δωρεάν περιστροφή γύρω από τον δεσμό σίγμα.

Στους δεσμούς σίγμα, το νέφος ηλεκτρονίων είναι συμμετρικό ως προς τον διαπυρηνικό άξονα, πράγμα που σημαίνει ότι δεν εντοπίζεται σε κανένα άτομο.

Νέφος ηλεκτρονίων σε δεσμό pi

• Οι δεσμοί Pi είναι επίσης ομοιοπολικοί δεσμοί.
• Η πλάγια επικάλυψη των ατομικών τροχιακών σχηματίζει αυτόν τον δεσμό.
• Σε αντίθεση με τους δεσμούς σίγμα, η ελεύθερη περιστροφή γύρω από τους δεσμούς pi δεν είναι δυνατή.
• Στον δεσμό π, υπάρχουν δύο νέφη ηλεκτρονίων, στα οποία το ένα βρίσκεται πάνω από το επίπεδο των ατομικών πυρήνων και το άλλο κάτω από αυτό.

Επίδραση νέφους ηλεκτρονίων στην πόλωση

Εμφανίζεται λόγω της παραμόρφωσης ενός νέφους ηλεκτρονίων. Για να είμαστε πιο ακριβείς, η πόλωση συμβαίνει όταν ένα αρνητικό νέφος παραμορφώνεται από το ηλεκτρικό πεδίο γύρω από θετικούς ατομικούς πυρήνες προς την αντίθετη κατεύθυνση του πεδίου.

Συμπέρασμα

Νέφη ηλεκτρονίων είναι η περιοχή που υπόκειται στην πρόβλεψη της παρουσίας ηλεκτρονίων. Η κατανόηση του σχηματισμού και της επιρροής του σε διαφορετικά είδη δεσμών είναι απαραίτητη για να κατανοήσουμε καλύτερα την έννοια των νεφών ηλεκτρονίων.

Τα νέφη ηλεκτρονίων περιγράφουν ότι δεν μπορούμε να γνωρίζουμε ακριβώς πού βρίσκεται ένα ηλεκτρόνιο σε οποιαδήποτε δεδομένη στιγμή, αλλά μπορούμε να γνωρίζουμε την πιθανότητα παρουσίας του σε μια συγκεκριμένη περιοχή. Τροχιακά είναι εκείνες οι περιοχές που έχουν μεγάλη πιθανότητα να βρουν ένα ηλεκτρόνιο με πυκνό νέφος ηλεκτρονίων.

Υπάρχουν τέσσερα βασικά τροχιακά:s, p, d και f. Η συγγένεια ηλεκτρονίων είναι επίσης ένας χαρακτήρας που επηρεάζεται ελαφρώς από ένα νέφος ηλεκτρονίων. Είναι η ενέργεια που απελευθερώνεται όταν ένα ηλεκτρόνιο προστίθεται σε ένα ουδέτερο άτομο. Οι δεσμοί Sigma έχουν συμμετρικά νέφη ηλεκτρονίων, ενώ στους δεσμούς pi, ο αριθμός των νεφών ηλεκτρονίων είναι δύο.