Lisa orbitaalidest ja elektronide paigutusest

More intuition on orbitals. Touching on electron configuration.

Viimastes videodes õppisime, et elektronide

paigutused aatomis ei ole nii kerged nagu klassikaline

Newtoni orbitaali paigutuse.

See on Bohri elektroni mudel.

Ma jätan selle uuesti vaatamist, sest ma arvan, et

see on tähtis punkt.

Kui see on tuum, siis jäta meelde, et see on väga väike

punkt, kui sa mõtled tervikust aatomist.

Elektron ei ole orbiitidel ümber selle

sama moodi nagu planeet tiirleb ümber päikese.

Elektron ei ole orbiitidel ümber selle, vaid seda kirjeldatakse

orbitaalidega, mis on need tõenäsosuse tiheduse funktsioonid.

Orbitaal - ütleme, et see on tuum -- kirjeldaks,

kui sa võtaks suvalise punkti tuuma ümbritsevas alas,

tõenäosust leida seda elektroni.

Suvalises suurus hulgas tuuma ümber, see ütleks,

kui suur on tõenäosus leida seda elektroni

selles suuruses.

Kui sa teeks mõned kaadrid elektronidest, ütleme, et

1s orbitaalis.

Selline näeb välja 1s orbitaal.

Seda on vaevaliselt näga, aga see on

piirkond tuuma ümber ning see on väikseim energia hulk,

Kui sa võtaksid mõned kaadrid elektronidest.

Ütleme, et sa võtaksid mõned kaadrid heelimust,

millel on kaks elektroni.

Mõlemad nendest on 1s oribtaalis.

See näeks välja selline.

Kui sa võtaksid ühe kaadri, siis võib-olla see on seal,

järgmises kaadris on elektron näiteks seal.

Siis on elektron siin.

Seejärel on see seal.

Nüüd on siin.

Kui sa jätkad nende kaadrite tegemist, siis

sul oleks need väga koos.

Seejärel need hakkavad hajuma, mida rohkem sa lähed välja ehk

kui sa lähed elektronist aina kaugemale.

Nagu näha, siis sul on palju suurem tõenäosus leida elektroni

tuuma läheduses.

Kuigi sul võis mõni elektron olla kaugel eemal.

Kuigi sul võis mõni elektron olla kaugel eemal.

See võis olla ükskõik kus, aga kui sa teed mitu vaatlust,

siis sa näed, mida tõenäosus funktsioon kirjeldab.

siis sa näed, mida tõenäosus funktsioon kirjeldab.

See ütleb, et on palju väiksem võimalus

leida elektroni selles väikses alas, kui

selles väikses alas.

Kui sa vaatad neid diagramme, mis

Ütleme, et nad joonistasid selle sfäärina.

Ma üritan teha selle kolme dimensiooniliselt.

Oletame, et see on väline kiht ning

tuum istub kuskil selle sees.

See ütleb -- nad lihtsalt joonistavad mingi ära lõigatud osa --

kus on sul võimalik leida elektorni 90% ajast.

Nad ütlevad, et elektroni võib leida selles ringis

90% ajast, kui ma teeks ristlõike.

Aeg-ajalt võib elektron leiduda sellest väljaspool, õigus?

Sest see on kõik tõenäosuslik.

See võib ikka juhtuda.

Sa võid ikka leida elektroni, kui

see on orbitaal, millest me räägime.

Õigus?

Seejärel, nagu me eelmises videos ütlesime, elektronid

täidavad orbitaale alustades väikseimast energia hulgast

kuni suurema energia hulgani.

Sa võid seda ette kujutada.

Kui ma mängin tetrist -- ma ei tea, kas tetris on õige asi --

aga kui ma panen kuupe virna, ma laon kuupe

väikse energiaga, kui see on alampiir, ma panen esimese kuubi

Ma võin teise kuubi panna madala energia hulka siia.

Aga mul on ainult selline ruum, millega tööd teha.

Seega ma pean kolmanda kuubi panema järgmissesse

Sellisel juhul saaks meie energiat kirjeldada

potensiaalse energiaga.

See on klassikaline Newtonia füüsika näide.

Elektronidega on sama mõte.

Lõpuks kui mul on kaks elektroni selles 1s orbitaalis --

oletame, et elektroni paigutus heeliumis on 1s2 --

ma ei saa kolmandat elektroni sinna enam panna, sest

ainult kahele elektronile on ruumi.

Mina mõtlen, et need kaks elektroni

tõrjuvad selle kolmanda elektroni, mille ma tahan lisada.

Seega ma pean minema 2s orbitaali.

Kui ma panen 2s oribaali selle peale, siis

see näeks välja selline, kus mul oleks suur tõenäosus

leida elektrone selles sfääris, mis

on 1s orbitaali ümber.

Kui ma tegelen liitiumiga praegu...

Seega mul on ainult üks ekstra elektron.

See üks lisa elektron võib olla, kus ma vaatlesin

seda lisa elektroni.

Aeg-ajalt võib see sinna sattuda, see

võik ka siia sattuda, see võib ka siia sattuda, aga

suurim tõenäosus on siin.

Aga kus see on 90% ajast?

See oleks nagu see sfäär keskmise osa ümber.

Jäta meelde, et kui see on kolme dimensiooniline, siis

see kataks kõik selle.

Seega see oleks see kest.

Selle nad joonistasid siia.

Nad teevad 1s.

See on lihtsalt punane kest.

Seejärel 2s.

Teine energia kest on ainult see sinine kest.

Seda on parem näha kõrgema energiaga oribiitides,

kõrgema energiaga kestades, kus

seitsmes energia kest 's' on see väike punane ala.

Seejärel sul on sinine ala, seejärel punane ning siis sinine.

Ma arvan, et sa saad aru, et kõik need on energia kestad.

Sa katad eelmise 's' energia orbitaali üksteise ümber.

Sa arvatavasti näed neid teisi asju ka.

Põhimõte on, et

elektronid täidavad orbitaali väiksema energia hulgaga orbitaalist

kuni suurema energia hulgaga orbitaali.

Esimene, mida täidetakse on 1s.

See on esimene.

See on 's'.

See on 1s.

Sinna mahub kaks elektroni.

Teisena täidetakse 2s.

Sinna mahub kaks elektroni rohkem.

Järgmisena, siin muutub see huvitavaks,

täidad sa 2p orbitaali.

See on siin.

2p orbitaalid.

Pane tähele, et p orbitaalidel on p alam z, p alam x, p alam y.

Mida see tähendab?

Kui sa vaatad p-orbitaale, siis neil on

Nad näevad imelikud välja, aga tulevates videotes me näitame,

kuidas nad on analoogsed seisvate lainetega.

Aga kui sa vaatad neid, siis sul on kolm võimalust, kuidas

neid hantleid paigutada.

z suunas üles ja alla.

x suunas, vasakule või paremale.

Ning siis y suunas, selles suunas edasi ja tagasi, õigus?

Ning siis y suunas, selles suunas edasi ja tagasi, õigus?

Kui sa joonistaksid -- ütleme, et sa tahad joonistada

p-orbitaale.

Selle sa täidad järgmisena.

Sa paned ühe elektroni siia, ühe

elektroni siia ning ühe elektroni siia.

Seejärel üks elektron siia ning me räägime

tsentrifuugist ning sarnastest asjadest tulevikus.

Aga siia,siia ja siia.

Seda kutsutakse Hundi reegliks.

Võib-olla ma teen terve video Hundi reelgist, aga see

ei ole tähtis esimese aasta keemia loengus.

See täitub selles järjekorras ning järjekordselt ma tahan, et

sul oleks aimdus, millisena see välja näeks.

Vaata...

Ma peaksin panema vaata jutumärkidesse, sest

see on väga abstraktne.

Kui sa tahad p orbitaale ette kujutada -- ütleme, et

me vaatame süsiniku elektronide paigutust.

me vaatame süsiniku elektronide paigutust.

Elektronide paigutus süsinikus, esimesed kaks elektroni

lähevad 1s1 ja 1s2.

Seega see täidab -- vabandust, te ei näe kõike.

See täidab 1s2, seega süsiniku paigutus.

See täidab 1s1, siis 1s2.

See on heeliumi paigutus.

Seejärel see läheb teise kesta, mis on

teises perioodis.

Sellepärast seda kutsutaksegi perioodilisustabeliks.

Me räägime perioodidest ja gruppidest tulevikus.

Seejärel sa lähed siia.

See täidab 2s.

Me oleme siin teises perioodis.

See on teine periood.

Üks, kaks.

Pean minema paremale, et te näeksite kõike.

See täidab need kaks.

Seega 2s2.

Seejärel see hakkab täitma p orbitaale.

See täidab 1p ja siis 2p.

Me oleme ikka teises kestas, seega 2s2, 2p2.

Küsimus on selles, milline näeks see välja,

kui me lihtsalt tahame visualiseerida seda orbitaali

siin, p orbitaalis.

Meil on kaks elektroni.

Üks elektron on a-s -- ütleme, et see,

ma joonistan mõned teljed.

See on liiga peenike.

Kui ma joonistan kolme dimensioonilise suurus teljestikus.

Kui ma joonistan kolme dimensioonilise suurus teljestikus.

Kui ma teeksin mõned tähelepanekud näiteks

mõnest elektronist p orbitaalis, näiteks pz

dimensioonis, siis mõnikord see on siin, mõnikord seal,

mõnikorda siin.

Kui sa teed veel vaatulsi, siis

lõpuks on sul selline kellukese kuju,

tõstekangi kuju.

Teine elektron, mis on näiteks x-i suunas,

sa teed palju vaatlusi.

Ma teen selle teise värviga.

See näeks välja selline.

Sa võtad need vaatlused arvesse ning näed,

et on palju suurem tõenäosus leida seda elektroni sellises

hantli kujus.

Aga sa võid selle leida ka siin.

Sa võid leida selle siin.

Sa võid leida selle siin.

Siin on lihtsalt suurem võimalus seda leida, kui

kuskil mujal

See on parim viis, kuidas ma suudan seda visualiseerida.

Mida me siin tegime, seda kutsutakse elektroni

paigutuseks.

Viis, kuidas seda teda -- sellel on mitu viisi,

mida õpetatakse keemia klassides, aga mina eelistan seda teha nii, et

sa võtad perioodilisus tabeli ning sa vaatad, et

need grupid, mille all ma mõtlen veerge,

täidavad s alamkesta või s orbitaali.

Sa võid s-i kirjutada siia.

Need siin täidavad p orbitaalid.

Ma jätan heelimui välja.

P orbitaalid.

Ma teen nii...

Ma eemaldan heeliumi.

Need võtavad p orbitaalid.

Nende leidmiseks sa peaksid võtma heelimui

ning panema selle siia.

Õigus?

Perioodilisustabel on viis organiseerimaks asju, et

see tunduks loogilisena, aga orbitaalide leidmiseks,

sa võid võtta heeliumi.

Las ma teen selle...

Arvutite maagia...

Lõikan selle välja ning kleebin selle siia.

Õigus?

Nüüd sa näed, et heelium, kõigepealt sa saad 1s, siis

2s, seega heeliumi paigutus on -- vabandust, sa

saad 1s1, siis 1s2.

Me oleme esimeses energia kestas.

Õigus?

Vesiniku paigutus on 1s1.

Sul on ainult üks elektron s-i alamkestas esimeses

Heelimui paigutus on 1s2.

Seejärel sa hakkad täitma teist energia kesta.

Liitiumi paigutus on 1s2.

Sinna lähevad esimesed kaks elektroni.

Kolmas on 2s1-s, õigus?

Nüüd ma arvan, et sa hakkad nägema seda mustrit.

Kui sa võtad naatirumi, siis sa näed, et sellel

on kolm p alamorbitaalis.

Sa võid alustada tagurpidi, õigus?

Me oleme teises perioodis.

See on 2p3.

Ma panen selle kirja.

2p3.

Sinna lähevad viimased kolm elektroni

Seejärel sellel on need kaks, mis lähevad 2s2 orbitaali.

Esimesed kaks ehk elektronid väikseimas energia hulgas on 1s2.

Esimesed kaks ehk elektronid väikseimas energia hulgas on 1s2.

See on naatriumi elektronide paigutus.

Lihtsalt, et olla kindel, et sa tegid oma paigitus õigesti, sa peaksid

lugema, mitu elektroni sa said.

2+2=4, 4+3=7.

Me räägime neutraalsetest aatomitest, seega

elektronide arv peaks olema võrdne prootonitega.

Aatomi number on prootonite arv.

Meil on kõik korras.

Seitse prootonit.

See on päris kerge, kui ma tegeleme ainult s-de ja p-dega.

See on päris kerge, kui ma tegeleme ainult s-de ja p-dega.

Kui ma tahaks leida silikooni paigutuse, siis mis see on?

Kui ma tahaks leida silikooni paigutuse, siis mis see on?

Me oleme kolmandas perioodis.

Üks, kaks, kolm.

See on kolmas rida.

See on p klots.

See on teine rida p klotsis.

Üks, kaks, kolm, neli, viis, kuus.

Õigus.

Me oleme p klotsi teises reas, seega

me alustama 3p2-ga.

Meil on 3s2.

See täitis kõik need p klotsid siin.

Seega see on 2p6.

Siin 2s2.

See täitis esimese kesta enne, kui see jõudis täita need teised kestad.

See täitis esimese kesta enne, kui see jõudis täita need teised kestad.

Seega 1s2.

See on silikoni elektroniline paigutus.

Me saame kontrollida, kas meil on 14 elektroni.

2+2=4, 4+6=10.

10+2=12, 12+2=14.

Meil on silikooniga kõik korras.

Mul hakkab aeg otsa saama,

järgmises videos me räägime, mis juhtub,

kui me lähme d klotsidesse.

Sa võid juba arvata, mis juhtub.

Me hakkame täitma neid d orbitaale siin,

millel on veelgi segasemad kujud.

Ma ei taha aega raisata, aga mulle meeldib mõelda nii, et

mida kaugemale sa lähed tuumast,

sul on rohkem ruumi väiksemate energia hulgaga

imeliku kujuga orbitaale.

Aga need on tasakaaluks -- Ma räägin

seisvatest lainetest kunagi tulevikus -- aga siin on

tasakaal jõudude vahel, kuidas üritatakse tuumale ja prootonitele

lähedale saada ja positiivsetele laengutele, kuna

elektronide laengud tõmbuvad nende poole, samal ajal

aga vältides teiste elektronide laenguid või vähemalt

nende masside levikute funktsioone.

Igatahes, kohtume järgmises videos.

Aeg-ajalt võib elektron leiduda sellest väljaspool, õigus?

Kui ma tegelen liitiumiga praegu...

Kui sa võtaksid mõned kaadrid elektronidest.

Ma arvan, et sa saad aru, et kõik need on energia kestad.

Ma teen selle teise värviga.

Ma võin teise kuubi panna madala energia hulka siia.

Pane tähele, et p orbitaalidel on p alam z, p alam x, p alam y.

Sa katad eelmise 's' energia orbitaali üksteise ümber.

See on naatriumi elektronide paigutus.

energia kestas.

energia suurus hulka.

hantli kuju.

joonistavad selle orbitaali selliselt.

mis saab elektronil olla.

orbitaalide vahel, et täita neid

p orbitaalis.

punkt, kui sa mõtled tervikust aatomist.

väikseimasse energia hulka.