Γιατί η διαμόρφωση ηλεκτρονίων για χαλκό 3d10 4S1 - είναι 3d9 4S2;

Έχετε δίκιο να είστε περίεργοι! Η διαμόρφωση ηλεκτρονίων του χαλκού είναι πράγματι ένα κομμάτι ανωμαλίας. Θα περίμενε κανείς ότι θα είναι 3D⁹ 4S2, ακολουθώντας την τυπική εντολή πλήρωσης (αρχή Aufbau). Ωστόσο, η πραγματική διαμόρφωση είναι 3d⁰ ⁰ 4s¹ .

Εδώ είναι γιατί:

* σταθερότητα ενός πλήρους D-orbital: Ένα πλήρως γεμάτο D-orbital (D⁰⁰) παρέχει επιπλέον σταθερότητα. Αυτό οφείλεται στη σύζευξη των ηλεκτρονίων, γεγονός που οδηγεί σε χαμηλότερα επίπεδα ενέργειας και σε πιο σταθερή διαμόρφωση.

* Διαφορά ενέργειας: Ενώ το τροχιακό 4S θεωρείται γενικά χαμηλότερο σε ενέργεια από το 3D τροχιακό, αυτή η ενεργειακή διαφορά μπορεί να είναι μικρή. Στην περίπτωση του χαλκού, η ενέργεια που αποκτάται με την προώθηση ενός ηλεκτρονίου από τα 4s έως την τρισδιάστατη τροχιά υπερβαίνει τη διαφορά ενέργειας, οδηγώντας σε μια πιο σταθερή πλήρη διαμόρφωση 3D⁰.

Σκεφτείτε με αυτόν τον τρόπο: Είναι σαν να έχετε ένα γεμάτο κουτί (3D⁰⁰) είναι πιο επιθυμητό από το να έχετε ένα μερικώς γεμάτο κουτί (3d⁹) και ένα πλήρες κουτί (4S2), ακόμη και αν το γεμάτο κουτί (4S2) είναι ελαφρώς χαμηλότερο στην ενέργεια.

Αυτό το φαινόμενο, όπου ένα μόνο ηλεκτρόνιο μετακινείται σε υψηλότερο επίπεδο ενέργειας για να επιτευχθεί ένα γεμάτο ή μισό γεμάτο υποβρύχια, δεν είναι μοναδικό για τον χαλκό. Εμφανίζεται επίσης σε άλλα στοιχεία όπως το χρωμίου (CR).

Επιτρέψτε μου να ξέρω αν έχετε περισσότερες ερωτήσεις σχετικά με τις διαμορφώσεις ηλεκτρονίων!