Beste antwoord
In het hele periodiek systeem hebben subshells die niet vol zijn tussenliggende structuren die niet de aufbau volgen archivering structuur. Ze zijn anders in 3D.
Je kunt dit zien in het elektromagnetische spectrum. De f-shell moet 14 slots (7 paar) vullen. Bij 8 buitenste elektronen heeft het spectrum een veelvoud aan lijnen.
Bij 9 buitenste elektronen daalt het spectrum tot enkele regels.
Het is dus duidelijk dat aufbau iets fundamenteels mist. Het zou gewoon nog een set regels moeten zijn als je echt een subshell van 1 tot 14 vult (3 tot 16 als je de s-subshell 2 opneemt), geen dramatische verandering van 8 naar 9 in het midden.
Normaal gesproken bestaat de s-schaal uit twee elektronen (denk aan de axiale anisotrope polen van zwakke kracht, dus alleen waterstof en helium in de eerste schaal) in 3D. Vervolgens p-, d-, f- vullen op verschillende sets afstanden (en hellingshoeken in twee hemisferen – Pauli-paren) die de groepen van dezelfde energie creëren die bekend staan als subshells. Er is echter een andere positie op de evenaar waar drie (3) elektronen passen voor sommige tussenliggende structuren, zoals je vraag.
Als zodanig heb ik de 5s opgesplitst in 2m (nucleoMagentische as), 3eq (equatoriaal) omdat ze eigenlijk verschillende energieniveaus hebben. Het huidige systeem herkent alleen s-, d-, f-, p-, zodat ze geen 5e tijdelijke aanduiding hebben en ten onrechte de beschikbare (n) gebruiken. Er is een equatoriale subshell, maximaal 3 elektronen (behalve 4 in XF4), die NIET in volledige shells verschijnt.
Wanneer een elektron op de evenaar 4 bereikt, is het niet 120 (360 / 3) longitudinale graden weg (de andere kant, dus zwakke intra-subshell afstotingen), maar bij lengtesplitsingen van 90 (360/4) graden, valt de energie beter in twee paren in elk halfrond en voegt d-, f-, p- subshells.
Je zult deze 5 (2 + 3) op veel plaatsen zien, zelfs in kleinere subshells. Ik blijf erop aandringen dat elektrische geleidbaarheid (weerstand) extreem sterk gecorreleerd is met deze 1, 2, 3 vulling. De hoogste elektrische geleidbaarheid wordt weergegeven in kolom 11 (koper, aluminium, goud). De 2eq kolom 10 is de op één na hoogste elektrische geleidbaarheid en de 1eq kolom 9 is de op twee na hoogste elektrische geleidbaarheid. Het is duidelijk dat die kolom beter is als 2 + 6 + 3, maar onjuist in uw tabel wordt weergegeven als 5s, 6f of als 2s, 9f.
Antwoord
Het korte antwoord is dat er een ingewikkelde reeks interacties is tussen de elektronen en de kern, en ook tussen de elektronen onderling. Dit is wat uiteindelijk een elektronenconfiguratie oplevert.
Voortgaand langs de elementen lijkt het patroon in elektronenconfiguraties dan op een vliegroute. Er kan onderweg wat turbulentie zijn, maar na elke hobbel of twee keert de vliegbaan terug naar normaal.
Sommige van de oneffenheden worden veroorzaakt door het feit dat in de d- en f-blokken, vol of halfgevulde subshells worden aantrekkelijk, zo erg zelfs dat er een beetje een onwaardige race kan zijn om tot dergelijke configuraties te komen. Chroom loopt bijvoorbeeld graag voorop en kiest voor een 3d5 4s1-configuratie in plaats van de verwachte 3d4 s2. Relativistische effecten kunnen een rol spelen. Lr is dus 7p1 7s2 in plaats van de verwachte 5d1 6s2.
De belangrijke punten zijn:
- Elektronenconfiguraties zijn voor neutrale, geïsoleerde atomen in de grondtoestand. Hoeveel chemici werken ooit met geïsoleerde atomen? Zeker, een paar gasfasespectroscopisten doen dat, maar bijna alle algemene scheikundige experimenten worden gedaan in een wateroplossing. Bijna alle industriële chemie gebeurt in gecondenseerde fasen. Bijna alle organische chemie gebeurt in oplossing. Zie: Waarom leren we de elektronenconfiguratie van de elementen?
- Omdat ionen voor bijna alle atomen belangrijker zijn dan geïsoleerde gasvormige atomen, en belangrijke ionen geen afwijkende elektronenconfiguraties hebben, is er weinig reden om je zorgen te maken over afwijkende elektronenconfiguraties van atomen. Je kunt je beter concentreren op ‘karakteristieke’ elektronenconfiguraties zonder anomalieën in de bezetting van d- en s-orbitalen in de overgangselementen of d, s en f-orbitalen in de binnenste overgangselementen. Zie: Wulfsberg G 2000, Inorganic Chemistry, University Science Books, Sausalito, Californië, p. 3.
Beschouw bijvoorbeeld de elektronenconfiguraties van de driewaardige kationen van de lanthaniden:
+4 +2 | +4 +2
Ce Pr Nd Pm Sm Eu Gd | Tb Dy Ho Er Tm Yb Lu
½f ½f | f f
f1 f2 f3 f4 F5 f6 f7 | f8 f9 10 11 12 13 14
Geen onregelmatigheden! Hier:
½f = Eu + 2 (4f7) emuleert graag Gd + 3 (4f7);
f = Yb + 2 (4f14) emuleert Lu + 3 (4f14) )
Dan is er Ce + 4 (f0), dat graag de lege kern van zijn lanthanidevoorloper bereikt, namelijk La + 3 (f0); en Tb + 4 (f7) die dezelfde halfgevulde configuratie verkrijgt als Gd + 3 (f7).
Zie: Shchukarev SA 1974, Neorganicheskaya khimiya, vol. 2 Vysshaya Shkola, Moskou (in het Russisch), p. 118)