การจัดเรียงอิเล็กตรอนในอะตอม
หลักในการจัดเรียงอิเล็กตรอน
1. จำนวน e- ที่มีได้มากสุดในแต่ละระดับพลังงาน 2n2
n = 1 สามารถบรรจุอิเล็กตรอนได้ 2(1)2 = 2
n = 2 สามารถบรรจุอิเล็กตรอนได้ 2(2)2 = 8
n = 3 สามารถบรรจุอิเล็กตรอนได้ 2(3)2 = 18
n = 4 สามารถบรรจุอิเล็กตรอนได้ 2(4)2 = 32
n = 5 สามารถบรรจุอิเล็กตรอนได้ 2(5)2 = 50
2. จำนวน e- ชั้นนอกสุด (เวเลนซ์อิเล็กตรอน) ห้ามเกิน 8
ระดับพลังงานหลัก และระดับพลังงานย่อย
โบร์เสนอแบบจำลองโดยใช้ข้อมูลเกี่ยวกับเส้นสเปกตรัมของไฮโดรเจนซึ่งแสดงให้เห็นว่าอะตอมของไฮโดรเจนมีพลังงานหลายระดับและความแตกต่างระหว่างพลังงานของแต่ละระดับที่อยู่ถัดไปก็ไม่เท่ากัน โดยความแตกต่างของพลังงานจะมีค่าน้อยลง เมื่อมีระดับพลังงานสูงขึ้น
การอธิบายเกี่ยวกับเส้นสเปกตรัมของโบร์ได้จุดประกายให้นักวิทยาศาสตร์หลายคนเกิดความสนใจและศึกษาเกี่ยวกับเส้นสเปกตรัมมากขึ้น และพบว่าเส้นสเปกตรัมของไฮโดรเจนที่เปล่งแสงออกมาและมองไม่เห็นเป็น 1 เส้นนั้นแท้จริงแล้วประกอบด้วยเส้นสเปกตรัมมากกว่า 1 เส้น ซึ่งนำไปสู่ข้อสรุปที่ว่า เส้นสเปกตรัมที่เกิดขึ้น นอกจากเป็นการคายพลังงานของอิเล็กตรอนจากระดับพลังงานหลัก (principle energy levels หรือ shell) ซึ่งแทนด้วย n แล้ว ยังเป็นการคายพลังงานของอิเล็กตรอนจากระดับพลังงานย่อย (energy sublevels หรือ subshell ) ของแต่ละระดับพลังงานหลักอีกด้วย
นักวิทยาศาสตร์ได้กำหนดระดับพลังงานย่อยเป็นตัวอักษร s p d และ f ตามลำดับ แนวคิดดังกล่าวนี้สามารถนำมาอธิบายสเปกตรัมของธาตุที่มีมากกว่า 1 อิเล็กตรอนได้ และจากการศึกษาเพิ่มเติมพบว่าจำนวนระดับพลังงานย่อยที่เป็นไปได้ในแต่ละระดับพลังงานหลักที่ 1-4 เป็นดังนี้
ระดับพลังงานหลักที่ 1 (n = 1) มี 1 ระดับพลังงานย่อย คือ s
ระดับพลังงานหลักที่ 2 (n = 2) มี 2 ระดับพลังงานย่อย คือ s p
ระดับพลังงานหลักที่ 3 (n = 3) มี 3 ระดับพลังงานย่อย คือ s p d
ระดับพลังงานหลักที่ 4 (n = 4) มี 4 ระดับพลังงานย่อย คือ s p d f
ออร์บิทัล
เนื่องจากอิเล็กตรอนมีการเคลื่อนที่ตลอดเวลา ความหนาแน่นของกลุ่มหมอกอิเล็กตรอนจึงอยู่ในรูปของโอกาสที่จะพบอิเล็กตรอนซึ่งมีอาณาเขตและรูปร่างใน 3 มิติแตกต่างกัน บริเวณรอบนิวเคลียสซึ่งมีโอกาสจะพบอิเล็กตรอนและมีพลังงานเฉพาะนี้เรียกว่า ออร์บิทัล (orbital) จากการศึกษาพบว่าจำนวนออร์บิทัลในแต่ละระดับพลังงานย่อยมีค่าแตกต่างกัน ซึ่งสามารถสรุปได้ดังนี้
ระดับพลังงานย่อย s มี 1 ออร์บิทัล
ระดับพลังงานย่อย p มี 3 ออร์บิทัล
ระดับพลังงานย่อย d มี 5 ออร์บิทัล
ระดับพลังงานย่อย f มี 7 ออร์บิทัล
หลักการจัดเรียงอิเล็กตรอนในอะตอม
การจัดเรียงอิเล็กตรอนของอะตอมหนึ่งๆให้พิจารณาตาม หลักอาฟบาว (Aufbau principle)ซึ่งเกี่ยวข้องกับระดับพลังงานของแต่ละออร์บิทัล กล่าวคือการบรรจุอิเล็กตรอนต้องบรรจุในออร์บิทัลที่มีพลังงานต่ำสุดและว่างอยู่ก่อนเสมอ นั่นคือเริ่มจาก 1s 2s 2p 3s ... ตามลำดับเพราะจะทำให้พลังงานรวมทั้งหมดมีค่าต่ำที่สุดและอะตอมมีความเสถียรที่สุด1s1
กฎของฮุนด์ (Hund’s rule) กล่าวว่า “การบรรจุอิเล็กตรอนในออร์บิทัลที่มีระดับพลังงานเท่ากัน (degenerate orbital) จะบรรจุในลักษณะที่ท้าให้มีอิเล็กตรอนเดี่ยวมากที่สุดเท่าที่จะมากได้” ออร์บิทัลที่มีระดับพลังงานมากกว่า 1 เช่น ออรฺบิทัล p และ d เป็นต้น
ไม่มีความคิดเห็น:
แสดงความคิดเห็น