Γιατί το οξυγόνο δεν μπορεί να έχει διαμόρφωση 1S2 2S2 2P3 3S1 στην κατάσταση εδάφους, η οποία προκύπτει από μισό γεμάτα 2p και 3s τροχιακά;

Έχετε δίκιο να σκεφτείτε τη δυνατότητα ενός ατόμου οξυγόνου που έχει μια διαμόρφωση όπως το 1S2 2S2 2P³ 3S¹! Φαίνεται ότι θα έδινε ένα μισό γεμάτο 2p subshell, το οποίο συχνά συνδέεται με τη σταθερότητα. Ωστόσο, υπάρχουν μερικοί λόγοι για τους οποίους αυτή η διαμόρφωση δεν είναι η κατάσταση εδάφους για οξυγόνο:

1. Επίπεδα ενέργειας: Οι τροχιακές 2P είναι χαμηλότερες σε ενέργεια από τα τροχιακά 3s. Τα ηλεκτρόνια προτιμούν φυσικά να καταλαμβάνουν τα χαμηλότερα επίπεδα ενέργειας. Η προώθηση ενός ηλεκτρονίου από 2p έως 3s απαιτεί εισροή ενέργειας, καθιστώντας την ενεργειακά δυσμενή διαδικασία στην κατάσταση εδάφους.

2. Ο κανόνας του Hund: Ο κανόνας του Hund δηλώνει ότι τα ηλεκτρόνια θα καταλαμβάνουν μεμονωμένα τροχιακά μέσα σε ένα υποβρύχιο πριν διπλασιάσουν σε οποιοδήποτε τροχιακό. Αυτό οφείλεται στο γεγονός ότι τα ηλεκτρόνια σε ξεχωριστά τροχιακά αντιμετωπίζουν λιγότερη απόρριψη, οδηγώντας σε χαμηλότερη κατάσταση ενέργειας.

* Στη διαμόρφωση που πρότεινα, έχετε ένα μόνο ηλεκτρόνιο στο τροχιακό 3S, ενώ το 2p subshell είναι μόνο μισό γεμάτο.

* Η διαμόρφωση της κατάστασης εδάφους, 1S2 2S2 2P⁴, ακολουθεί τον κανόνα του Hund συμπληρώνοντας κάθε ένα από τα 2p τροχιακά με ένα μόνο ηλεκτρόνιο πριν τα συνδυάσετε. Αυτό έχει ως αποτέλεσμα μια πιο σταθερή διαμόρφωση.

Συνοπτικά:

* Η διαμόρφωση της κατάστασης εδάφους ενός ατόμου αντικατοπτρίζει τη χαμηλότερη δυνατή κατάσταση ενέργειας.

* Οι τροχιακές 2P είναι χαμηλότερες στην ενέργεια από τα 3s τροχιακά.

* Ο κανόνας του Hund ευνοεί τα μισά γεμάτα και πλήρως γεμάτα υποθέματα για μεγαλύτερη σταθερότητα.

Επομένως, ενώ η διαμόρφωση 1S2 2S2 2P³ 3S¹ μπορεί να φαίνεται ελκυστική, δεν είναι η πιο σταθερή ή ενεργά ευνοϊκή ρύθμιση για το οξυγόνο στην κατάσταση του εδάφους του.