Diagram orbitalny jest wizualną reprezentacją elektronów w różnych orbitalach atomowych danego pierwiastka. Jest on ważny dla nauki lokalizacji i liczby elektronów w atomie, które są niezbędne do tworzenia wiązań i reakcji chemicznych. Ten diagram pomaga również w zrozumieniu, jak atomy są połączone ze sobą poprzez wiązania kowalencyjne.
Diagram orbitalny jest obrazowym przedstawieniem rozmieszczenia elektronów na różnych orbitalach atomowych danego pierwiastka (takiego jak wodór, tlen i wapń). Strzałki wskazują na różne orbitale, a pola wskazują, które orbitale mają określony spin. Strzałki skierowane w górę wskazują jeden kierunek spinu, a strzałki skierowane w dół wskazują drugi kierunek spinu.
Istnieją trzy zasady, które kierują rysowaniem diagramu orbitalnego – Aufbau, reguła Hunda i zasada wykluczenia Pauliego. Zasady te są opisane przez liczby kwantowe i pomagają nam zrozumieć, jak elektrony są wypełnione w orbitalu atomowym i jak mogą być dzielone między dwa atomy.
Proces Aufbau rozpoczyna się od wypełnienia niżej energetycznych podpoziomów i orbitali w rosnącej kolejności energetycznej (tj. 1s 2s 2p 3s). Następnie wypełnia się następny niższy podpoziom energetyczny lub orbital i tak dalej.
Ponadto zasada Aufbau wymaga, aby elektrony wypełniające każdy podpoziom lub orbital najpierw pojedynczo, zanim nastąpi parowanie. Dlatego azot jest bardziej stabilnym pierwiastkiem niż tlen, ponieważ ma półpełne podpowłoki 2p i jest mniej reaktywny.
Należy pamiętać, że proces Aufbau rozpoczyna się od wypełnienia niżej energetycznych podpoziomów i orbitali s w kolejności rosnącej (tj. od 1s do 2s do 2p do 3s). Następnie wypełnia się następny podpoziom lub orbital s o niższej energii, a potem następny podpoziom lub orbital s o wyższej energii i tak dalej.
Elektrony wypełniają orbitale atomowe zgodnie z regułą Hunda: Elektrony wypełniają orbitale atomowe w porządku rosnącym. Elektrony są najpierw zajęte pojedynczo, a następnie łączą się w pary i przyjmują przeciwne spiny.
Zasada wykluczenia Pauliego mówi, że żadne dwa elektrony w orbitalu atomowym nie mogą mieć takich samych czterech liczb kwantowych, tzn. jeden musi mieć spin zgodny z ruchem wskazówek zegara, a drugi przeciwny. W tym przypadku elektrony, które znajdują się na orbitalach 2p węgla mają przeciwne spiny.
Te elektrony są następnie sparowane w orbitalach 2p tlenu. Kiedy między dwoma atomami tworzy się wiązanie, pierwsza para elektronów będzie na orbitalach 2p, a druga na orbitalach 3p.
Układem elektronów na każdym orbitalu atomowym oraz układem orbitali w cząsteczce rządzą zasady wykluczenia Aufbau, Hunda i Pauliego. Układ ten nazywany jest również konfiguracją elektronową.
Podobne tematy