Γιατί οι διαμορφώσεις ηλεκτρονίων των Cu και Ag είναι πιο σταθερές;
1. Ο ρόλος των D-orbitals:
* Αρχή Aufbau: Αυτή η αρχή δηλώνει ότι τα ηλεκτρόνια γεμίζουν τροχιακά κατά σειρά αυξανόμενων επιπέδων ενέργειας. Για Cu και Ag, σύμφωνα με αυτή την αρχή, το τετράγωνο 4S πρέπει να συμπληρωθεί πριν από τα τροχαία 3D και 4D, αντίστοιχα.
* Πραγματικότητα: Στην πραγματικότητα, τα 3D και 4D τροχιακά σε Cu και Ag είναι πλήρως γεμάτα (με 10 ηλεκτρόνια το καθένα). Αυτό οφείλεται στο γεγονός ότι τα πλήρως γεμάτα ή τα μισά γεμάτα orbitals D είναι ιδιαίτερα σταθερά λόγω της απόρριψης ηλεκτρονίων-ηλεκτρονίων και της ανταλλαγής ενέργειας.
2. Παράγοντες σταθερότητας:
* Exchange Energy: Τα ηλεκτρόνια με την ίδια περιστροφή σε ένα εκφυλισμένο τροχιακό μπορούν να ανταλλάξουν θέσεις, γεγονός που μειώνει τη συνολική ενέργεια του συστήματος. Αυτό το αποτέλεσμα μεγιστοποιείται με πλήρως γεμάτα ή μισά γεμάτα τροχιακά.
* Απομάκρυνο ηλεκτρονίων-ηλεκτρονίων: Όταν ένα D-orbital γεμίζει πλήρως, τα ηλεκτρόνια κατανέμονται ομοιόμορφα σε όλο το τροχιακό, ελαχιστοποιώντας την απόρριψή τους.
* Αποτελεσματικό πυρηνικό φορτίο: Τα γεμισμένα D-πορρείς παρέχουν μια καλύτερη επίδραση θωράκισης για τα εξωτερικά ηλεκτρόνια 4s, με αποτέλεσμα χαμηλότερο αποτελεσματικό πυρηνικό φορτίο που βιώνουν αυτά τα ηλεκτρόνια σθένους.
3. Η περίπτωση του χαλκού (Cu):
* Διαμόρφωση: [AR] 3D⁰ 4S¹ (αντί του [AR] 3D⁹ 4S2)
* Επεξήγηση: Με τη μετακίνηση ενός ηλεκτρονίου από το τετράγωνο 4S στο τρισδιάστατο τροχιακό, ο χαλκός επιτυγχάνει ένα πλήρως γεμάτο 3D κέλυφος, το οποίο είναι πιο σταθερό από το να έχει ένα μισό γεμάτο 4s και ένα μερικώς γεμάτο 3D.
4. Η περίπτωση του αργύρου (AG):
* Διαμόρφωση: [KR] 4D⁰ 5S¹ (αντί του [KR] 4D⁹ 5S2)
* Επεξήγηση: Παρόμοια με το χαλκό, το ασήμι επιτυγχάνει μια πιο σταθερή διαμόρφωση μετακινώντας ένα ηλεκτρόνιο από το τροχιακό 5S στο 4D τροχιακό, με αποτέλεσμα ένα πλήρως γεμάτο κέλυφος 4D.
Συνοπτικά: Οι "ανώμαλες" διαμορφώσεις ηλεκτρονίων των Cu και Ag είναι στην πραγματικότητα πιο σταθερές από αυτές που προβλέπονται από την αρχή του Aufbau λόγω της αυξημένης σταθερότητας που σχετίζεται με πλήρως γεμάτα orbitals. Αυτή η σταθερότητα προκύπτει από παράγοντες όπως η Exchange Energy, η απόρριψη ηλεκτρονίων-ηλεκτρονίων και το αποτελεσματικό πυρηνικό φορτίο.
