Ηλεκτρονική δομή: Διαφορά μεταξύ των αναθεωρήσεων

'''Ηλεκτρονιακή δομή''' ονομάζεται η δομή ενός [[άτομο|ατόμου]] όσον αφορά τις [[τροχιά|τροχιές]] των [[ηλεκτρόνιο|ηλεκτρονίων]] του. Η ηλεκτρονιακή δομή υπολογίζεται με την κατανομή των ηλεκτρονίων

 

 

Τα ηλεκτρόνια μπορούν να καταλάβουν συγκεκριμένες [[τροχιά|τροχιές]] μέσα στο άτομο. Κάθε ηλεκτρόνιο χαρακτηρίζεται [[απαγορευτική αρχή του Πάουλι|κατά μοναδικό τρόπο]] από μία τετράδα αριθμών τους [[κβαντικός αριθμός|κβαντικούς αριθμούς]] οι οποίοι δηλώνουν την ηλεκτρική δυναμική ενέργεια του ηλεκτρονίου στο άτομο, όσο μικρότερη είναι η [[απόλυτη τιμή]] τους, τόσο μικρότερη είναι η ενέργεια του αντίστοιχου ηλεκτρονίου. Επιπλέον, μαζί με [[σπιν|τον τέταρτο κβαντικό αριθμό]] προσδιορίζουν την τροχιά του ηλεκτρονίου.

Το γεγονός ότι στην υποστοιβάδα k της υποστοιβάδας α βρίσκονται μ ηλεκτρόνια δηλώνεται συμβολικά με αk^μ. Για παράδειγμα αν στην υποστοιβάδα f της στοιβάδας n=3 βρίσκονται 4 ηλεκτρόνια, αυτό δηλώνεται συμβολικά 3f⁴.

 

 

Αν δε ληφθούν υπόψιν οι δύο τελευταίοι κβαντικοί αριθμοί, τότε η ενέργεια κάθε θέσης στην ίδια υποστοιβάδα είναι συγκεκριμένη.

Σε κάθε στοιβάδα η ενέργεια της υποστοιβάδας s είναι μικρότερη της ενέργειας της υποστοιβάδας p, που είναι μικρότερη της ενέργειας της υποστοιβάδας d, που είναι μικρότερη της ενέργειας της υποστοιβάδας f. Επιπλέον, αν θεωρήσουμε τις αντίστοιχες υποστοιβάδες σε διαφορετικές στοιβάδες οι υποστοιβάδες μικρότερου n είναι μικρότερης ενέργειας, άρα η υποστοιβάδα 1s έχει μικρότερη ενέργεια από την 2s που έχει μικρότερη ενέργεια από την υποστοιβάδα 3s που έχει μικρότερη ενέργεια από την υποστοιβάδα 4s. Η σύγκριση της ενέργειας δύο υποστοιβάδων διαφορετικού n και l είναι πιο περίπλοκη περίπτωση. Η υποστοιβάδα p είναι μικρότερης ενέργειας από την υποστοιβάδα s της επόμενης στοιβάδας. Αντίστοιχα, η υποστοιβάδα d είναι μικρότερης ενέργειας από την υποστοιβάδα p της επόμενης στοιβάδας. Αντίστοιχα, η υποστοιβάδα f είναι μικρότερης ενέργειας από την υποστοιβάδα d της επόμενης στοιβάδας.

 

 

Όλα τα παραπάνω συνοψίζονται σε έναν κάτω τριγωνικό πίνακα της μορφής:

1s 2s 2p 3s 3p 4s 3d 4p 5s 4d 5p 6s 4f 5d 6p 7s 5f 6d 7p 8s ...

 

 

Η κατανομή των ηλεκτρονίων ατόμου γίνεται στη ''θεμελιώδη κατάσταση''.

'''[[Θεμελιώδης κατάσταση]]''' ενός [[άτομο|ατόμου]] ονομάζεται η κατάσταση του ατόμου στην οποία είναι [[ηλεκτρικό φορτίο|ηλεκτρικά ουδέτερο]] και το κάθε [[ηλεκτρόνιο]] του έχει την ελάχιστη [[ηλεκτρική δυναμική ενέργεια]]. Όταν ένα άτομο είναι ηλεκτρικά ουδέτερο έχει τόσα ηλεκτρόνια όσος και ο [[ατομικός αριθμός]] του.

 

[[Αρχείο:Electron Configuration Table.jpg|300px|right|thumb|Πίνακας ηλεκτρονικής διαμόρφωσης]]

Τα ηλεκτρόνια κατανέμονται με βάση την ελάχιστη δυνατή ενέργεια. Επομένως, θα κατανέμονται στον πίνακα με βάση τη φορά διάσχισής του. Η διάσχιση τελειώνει όταν δεν υπάρχουν άλλα ηλεκτρόνια διαθέσιμα, δηλαδή όταν έχουν κατανεμηθεί όλα τα ηλεκτρόνια (που είναι όσα και ο ατομικός αριθμός του ατόμου). Για παράδειγμα έστω η κατανομή των ηλεκτρονίων του [[σίδηρος|σιδήρου]] ο οποίος έχει ατομικό αριθμό 26 είναι:

</poem>

 

 

Κάθε υποστοιβάδα έχει θέσεις για ζεύγη ηλεκτρονίων αντίθετου σπιν. Έστω ότι κάθε θέση σε μια υποστοιβάδα συμβολίζεται με <math>[\;\;]</math>. Αν η θέση καταληφθεί από ένα ηλεκτρόνιο τότε συμβολίζεται με <math>[\uparrow\;]</math>, ενώ αν καταληφθεί από ζεύγος ηλεκτρονίων αντίθετου σπιν τότε συμβολίζεται με <math>[\uparrow\downarrow]</math>. Σύμφωνα με την [[απαγορευτική αρχή του Πάουλι]] δεν υπάρχει άλλος συνδυασμός για μία θέση ζεύγους.

Για παράδειγμα οι πιθανές θέσεις σε μια υποθετική υποστοιβάδα 3p⁴ είναι:

 

 

Τα ηλεκτρόνια μιας υποστοιβάδας τείνουν να κατανεμηθούν έτσι ώστε να μη σχηματίσουν ζεύγος με αντίθετο σπιν ([[κανόνας του Hund]]), γιατί έτσι έχουν λιγότερη ενέργεια. Αυτός ο κανόνας εφαρμόζεται μόνο στην περίπτωση που η υποστοιβάδα δεν είναι συπληρωμένη. Άρα από τις δύο πιθανές περιπτώσεις του παραπάνω παραδείγματος αυτή που θα συμβεί είναι η δεύτερη.

<math>[\uparrow\downarrow][\uparrow\;][\uparrow\;][\uparrow\;][\uparrow\;]</math>

 

 

Το [[σθένος]] ενός ατόμου προσδιορίζεται από την κατανομή του. Τα ''μονήρη'' ηλεκτρόνια (αυτά που δε βρίσκονται σε ζεύγος ηλεκτρονίων αντίθετου σπιν) της στοιβάδας s και p και σπανιότερα της d δηλώνουν και το σύνολο των δεσμών που τείνει να συνάψει το άτομο. Το σθένος μπορεί να αλλάξει λόγω υβριδίωσης.

 

 

'''[[Υβριδίωση]]''' ονομάζεται ο μετασχηματισμός των τροχιών των ηλεκτρονίων που παρατηρούνται κατά το σχηματισμό ενώσεων.

Κατά την υβριδίωση οι τροχιές με τα μονήρη ηλεκτρόνια δε διατηρούνται αλλά μπορεί να αλλάξουν εντελώς. Οι δεσμοί του ατόμου με ίδιου είδους άλλα άτομα είναι πάντα της ίδιας ενέργειας, άρα οι τροχιές υβριδιώνονται έτσι ώστε να προκύψουν τροχιές ίδιας ενέργειας.

 

 

Οι [[ενδομοριακοί δεσμοί]] μειώνουν την ενέργεια ενός συστήματος ατόμων και μπορούν να επηρεάσουν σημαντικά τις τροχιές των ηλεκτρονίων. Στους [[ομοιοπολικός δεσμός|ομοιοπολικούς δεσμούς]] τα τροχιακά επικαλύπτονται δημιουργόντας κοινά τροχιακά, ώστε να αλλάζει σημαντικά το σχήμα τους. Στους [[ιοντικός δεσμός|ιοντικούς δεσμούς]] η ενέργεια είναι μικρότερη αν μερικά ηλεκτρόνια μεταπηδήσουν σε άλλα άτομα. Τέλος, στο [[μεταλλικός δεσμός|μεταλλικό δεσμό]] η ενέργεια γίνεται ελάχιστη, όταν τα μονήρη ηλεκτρόνια γίνουν ελεύθερα και τα άτομα μετατραπούν σε θετικά ιόντα.

[[it:Configurazione elettronica]]

[[ja:電子配置]]

[[ka:ელექტრონული კონფიგურაცია]]

[[ko:전자 배열]]