Γιατί ο χαλκός και το χρωμίου έχουν εξαιρετική διαμόρφωση;

Ο χαλκός και το χρωμίου έχουν πράγματι εξαιρετικές διαμορφώσεις ηλεκτρονίων που διαφέρουν από αυτό που μπορείτε να περιμένετε με βάση τους τυπικούς κανόνες πλήρωσης. Ας σπάσουμε γιατί:

1. Χρωμίου (cr):[ar] 3d⁵ 4s¹

* Αναμενόμενη διαμόρφωση: Θα περίμενε κανείς ότι το Aufbau και το κανόνα του Hund, που δίνουν προτεραιότητα στην πλήρωση χαμηλότερων επιπέδων ενέργειας και στη μεγιστοποίηση των μη ζευγαρωμένων ηλεκτρόνων σε εκφυλισμένα τροχιακά.

* Εξαιρετική διαμόρφωση: Η πραγματική διαμόρφωση έχει ένα ηλεκτρόνιο στο 4S Orbital και πέντε στα τρισδιάστατα τροχιακά. Αυτό οφείλεται στο γεγονός ότι τα μισά γεμάτα τροχιακά D είναι πιο σταθερά από τα μερικώς γεμάτα. Έχοντας πέντε μη ζευγαρωμένα ηλεκτρόνια στο 3D κέλυφος παρέχει επιπλέον σταθερότητα λόγω ανταλλαγής ενέργειας, που είναι ένας τύπος αλληλεπίδρασης ηλεκτρονίων-ηλεκτρονίων που ευνοεί τις παράλληλες περιστροφές.

2. Χαλκός (Cu):[AR] 3D⁰ 4S¹

* Αναμενόμενη διαμόρφωση: Με βάση τους κανόνες, θα περιμέναμε [AR] 3D⁹ 4S2.

* Εξαιρετική διαμόρφωση: Ο χαλκός παρουσιάζει ένα πλήρως γεμάτο 3D κέλυφος, το οποίο είναι εξαιρετικά σταθερό. Αυτή η σταθερότητα ξεπερνά την τυπική προτίμηση για ένα μισό γεμάτο 4s τροχιά.

Συνοπτικά:

* Το χρωμίου και ο χαλκός αποκλίνουν από τις αναμενόμενες διαμορφώσεις ηλεκτρονίων για να επιτύχουν μεγαλύτερη σταθερότητα.

* Η μισή γεμάτη (CR) και τα πλήρως γεμάτα (Cu) D τροχιακά παρέχουν μεγαλύτερη σταθερότητα λόγω των αντανακλάσεων ενέργειας και ηλεκτρονίων-ηλεκτρονίων.

Αυτές οι "εξαιρετικές" διαμορφώσεις συμβάλλουν στις μοναδικές χημικές και φυσικές ιδιότητες αυτών των στοιχείων.