Lebih lanjut mengenai orbital dan konfigurasi elektron

More intuition on orbitals. Touching on electron configuration.

Dalam beberapa video terakhir kita belajar bahwa konfigurasi

elektron dalam atom tidak dalam sederhana, klasik,

Newton orbit konfigurasi.

Dan itu model Bohr elektron.

Dan aku akan terus mengkaji ulang, hanya karena saya pikir itu adalah

penting titik.

Jika itu inti, ingat, itu hanya kecil,

dot kecil, kecil jika Anda berpikir tentang seluruh volume

Dan bukannya elektron berada dalam orbit di sekitarnya,

yang akan bagaimana sebuah planet mengorbit matahari.

Bukannya dalam orbit di sekitar, itu dijelaskan oleh

orbital, yang fungsi probabilitas kepadatan ini.

Jadi orbital - katakanlah itu inti - itu akan

menjelaskan, jika Anda mengambil setiap titik dalam ruang di sekitar

nukleus, probabilitas untuk menemukan elektron.

Jadi sebenarnya, dalam setiap volume ruang di sekitar inti, itu

akan memberitahu Anda probabilitas untuk menemukan elektron dalam

volume yang.

Dan jika Anda hanya mengambil snapshot dari sekelompok

elektron - katakanlah di orbital 1s.

Dan itulah yang orbital 1s terlihat seperti.

Anda hampir tidak dapat melihat di sana, tapi bola di sekitar

inti, dan itulah keadaan energi terendah bahwa

Jika Anda hanya mengambil sejumlah

Katakanlah Anda adalah untuk mengambil sejumlah foto helium,

yang memiliki dua elektron.

Keduanya berada di orbital 1s.

Ini akan terlihat seperti ini.

Jika Anda mengambil satu snapshot, mungkin akan ada di sana, berikutnya

snapshot, mungkin elektron yang ada.

Kemudian elektron yang ada.

Kemudian elektron yang ada.

Maka itu ada.

Dan jika Anda terus melakukan foto-foto, Anda akan memiliki

banyak dari mereka benar-benar dekat.

Dan kemudian mendapat sedikit sparser saat Anda keluar, seperti yang Anda

mendapatkan lebih jauh dan lebih jauh jauh dari elektron.

Tapi seperti yang Anda lihat, Anda lebih mungkin untuk menemukan

elektron dekat dengan pusat atom daripada lebih jauh.

Meskipun Anda mungkin telah memiliki observasi dengan elektron

duduk semua jalan di luar sana, atau duduk di sini.

Jadi benar-benar bisa berada di mana saja, tetapi jika Anda mengambil

beberapa pengamatan, Anda akan melihat apa probabilitas bahwa

fungsi menjelaskan.

Ini berkata lihatlah, ada kemungkinan jauh lebih rendah

menemukan elektron dalam kubus kecil ini volume

ruang daripada itu dalam kubus kecil ruang volume.

Dan ketika Anda melihat diagram yang menarik ini

Katakanlah mereka menarik seperti shell, seperti bola.

Dan aku akan mencoba untuk membuatnya terlihat tiga dimensi.

Jadi, mari kita mengatakan ini adalah di luar itu, dan nukleus

duduk beberapa tempat di dalam.

Mereka hanya mengatakan - mereka hanya menarik cut-off - mana

saya bisa menemukan 90% elektron dari waktu?

Jadi mereka mengatakan, oke, aku bisa menemukan 90% elektron dari

waktu dalam lingkaran ini, jika aku melakukan cross-section.

Tapi setiap sekarang dan kemudian elektron dapat muncul di luar

Karena itu semua probabilistik.

Jadi ini masih bisa terjadi.

Anda masih dapat menemukan elektron jika ini adalah

orbit kita sedang berbicara tentang sini.

Benar?

Dan kemudian kita, dalam video terakhir, kita berkata, OK,

elektron mengisi orbital dari keadaan energi terendah ke

energi tinggi negara.

Anda bisa bayangkan.

Jika saya bermain Tetris - baik aku tidak tahu apakah Tetris adalah

hal - tetapi jika aku susun kubus, saya paparkan kubus dari

energi yang rendah, jika ini adalah lantai, saya meletakkan kubus pertama di

Dan katakanlah saya bisa meletakkan kubus kedua pada energi rendah

Tapi aku hanya memiliki banyak ruang untuk bekerja dengan.

Jadi saya harus meletakkan kubus ketiga di tertinggi berikutnya

Dalam hal ini energi kita akan digambarkan sebagai potensi

energi, kan?

Ini hanya klasik, contoh fisika Newton.

Tapi itu ide yang sama dengan elektron.

Setelah saya memiliki dua elektron dalam orbital 1s - jadi mari kita

mengatakan konfigurasi elektron helium adalah 1s2 - ketiga

elektron Saya tidak dapat menempatkan di sana lagi, karena hanya ada

ruang untuk dua elektron.

Cara saya berpikir tentang hal itu adalah dua elektron sekarang

akan mengusir sepertiga saya ingin menambahkan.

Jadi kemudian aku harus pergi ke orbital 2s.

Dan sekarang jika saya adalah untuk plot orbital 2s di atas yang satu ini,

itu akan terlihat seperti ini, di mana saya memiliki tinggi

probabilitas untuk menemukan elektron dalam kulit yang

dasarnya sekitar orbital 1s, kan?

Jadi sekarang, jika mungkin aku berurusan dengan

Jadi saya hanya memiliki satu elektron ekstra.

Jadi ini satu tambahan elektron, yang mungkin di mana saya amati

bahwa elektron ekstra.

Tapi setiap sekarang dan kemudian bisa muncul di sana, itu bisa

muncul di sana, itu bisa muncul di sana, tapi tinggi

probabilitas ada.

Jadi, ketika Anda mengatakan di mana itu akan menjadi 90% dari waktu?

Ini akan menjadi seperti ini shell yang di sekitar pusat.

Ingat, ketika itu tiga-dimensi Anda akan

jenis menutupinya.

Jadi akan shell ini.

Jadi itulah yang mereka ambil di sini.

Mereka melakukan 1s.

Hanya saja shell merah.

Dan kemudian 2s.

Shell energi kedua hanya ini shell biru di atasnya.

Dan Anda dapat melihat sedikit lebih baik dalam, sebenarnya,

tinggi energi orbit, kerang energi yang lebih tinggi, di mana

ketujuh energi shell ini area merah.

Kemudian Anda memiliki area biru, kemudian merah, dan biru.

Dan jadi saya pikir Anda mendapatkan ide bahwa masing-masing dari mereka adalah

Jadi Anda tetap overlay jenis energi orbital s sekitar

Tapi Anda mungkin melihat ini hal-hal lain di sini.

Dan prinsip umum, ingat, adalah bahwa

elektron mengisi orbital energi terendah orbital dari untuk

tinggi energi orbital.

Jadi pertama yang diisi adalah 1s.

Ini adalah 1.

Ini adalah s.

Jadi ini adalah 1s.

Hal ini dapat memuat dua elektron.

Lalu yang berikutnya yang penuh up 2s.

Hal ini dapat mengisi dua lebih banyak elektron.

Dan kemudian yang berikutnya, dan ini adalah di mana ia mendapat

menarik, Anda mengisi orbital 2p.

Itu ini, di sini.

2p orbital.

Dan perhatikan orbital p memiliki sesuatu, p sub z, p

Apa artinya?

Nah, jika Anda melihat p-orbital, mereka memiliki ini

Mereka terlihat sedikit tidak wajar, tapi saya pikir di masa depan video

kami akan menunjukkan Anda bagaimana mereka analog dengan gelombang berdiri.

Tetapi jika Anda melihat ini, ada tiga cara yang Anda

dapat mengkonfigurasi dumbel.

Satu di arah z, atas dan bawah.

Satu dalam arah x, kiri atau kanan.

Dan kemudian satu di arah y, cara ini, maju

dan mundur, kan?

Dan jika Anda menarik - katakanlah Anda ingin menarik

p-orbital.

Jadi ini adalah apa yang Anda mengisi berikutnya.

Dan sebenarnya, Anda mengisi satu elektron di sini, yang lain

elektron sini, maka elektron lain di sana.

Kemudian Anda mengisi elektron lain, dan kita akan membicarakan

spin dan hal-hal seperti itu di masa depan.

Tapi, ada, ada, dan di sana.

Dan itu sebenarnya yang disebut aturan Hund.

Mungkin aku akan melakukan seluruh video pada aturan Hund, tapi itu tidak

relevan untuk kuliah kimia tahun pertama.

Tapi mengisi agar, dan sekali lagi, saya ingin Anda

memiliki intuisi apa ini akan terlihat seperti.

Lihat.

Saya harus menempatkan terlihat dalam tanda kutip,

karena sangat abstrak.

Tetapi jika Anda ingin memvisualisasikan orbital p - katakanlah

kita melihat konfigurasi elektron

untuk, katakanlah, karbon.

Jadi konfigurasi elektron untuk karbon, dua yang pertama

elektron masuk ke dalam, jadi,, 1s1 1s2.

Jadi mengisi - maaf, anda tidak dapat melihat semuanya.

Jadi mengisi, 1s2 sehingga konfigurasi karbon itu.

Ini mengisi 1s2 1s1 kemudian.

Dan ini hanya konfigurasi untuk helium.

Dan kemudian ia pergi ke shell kedua, yang kedua

periode, kan?

Itulah mengapa disebut tabel periodik.

Kita akan berbicara tentang periode dan kelompok-kelompok di masa depan.

Dan kemudian Anda pergi di sini.

Jadi ini adalah mengisi 2s.

Kami pada periode kedua di sini.

Itu periode kedua.

Satu, dua.

Harus pergi, sehingga Anda dapat melihat semuanya.

Jadi mengisi kedua.

Jadi 2s2.

Dan kemudian mulai mengisi orbital p.

Jadi mulai mengisi 2p 1p dan kemudian.

Dan kita masih pada shell kedua, jadi 2s2, 2p2.

Jadi pertanyaannya adalah apa yang akan ini terlihat seperti jika kita hanya

ingin memvisualisasikan ini orbit

di sini, orbital p?

Jadi kita memiliki dua elektron.

Jadi satu elektron akan berada dalam - Katakanlah jika ini adalah,

Saya akan mencoba untuk menarik beberapa sumbu.

Itu terlalu tipis.

Jadi jika saya menggambar tiga dimensi

Volume jenis kapak.

Jika saya membuat banyak pengamatan, mengatakan, salah satu dari

elektron dalam orbital p, katakanlah dalam pz

dimensi, kadang-kadang mungkin ada di sini, kadang-kadang mungkin

ada, kadang-kadang mungkin ada di sana.

Dan kemudian jika Anda terus mengambil sekelompok pengamatan, Anda

akan memiliki sesuatu yang terlihat seperti ini bentuk lonceng,

barbel ini bentuk yang tepat di sana.

Dan kemudian untuk elektron lain yang mungkin di x

arah, Anda membuat sekelompok pengamatan.

Biarkan aku melakukannya dalam berbeda, dalam

Ini akan terlihat seperti ini.

Anda mengambil sekelompok pengamatan, dan anda berkata,

wow, itu jauh lebih mungkin untuk menemukan elektron yang dalam jenis

yang dumbell, dalam bentuk halter.

Tapi Anda bisa menemukannya di luar sana.

Anda bisa menemukannya di sana.

Anda bisa menemukannya di sana.

Ini hanya kemungkinan jauh lebih tinggi untuk menemukan dalam

sini dibandingkan di sini.

Dan itulah cara terbaik yang saya bisa memikirkan untuk memvisualisasikan itu.

Sekarang apa yang kami lakukan di sini, ini disebut elektron

konfigurasi.

Dan cara untuk melakukannya - dan ada beberapa cara yang

diajarkan di kelas kimia, tetapi cara saya ingin melakukannya - adalah

Anda mengambil tabel periodik dan Anda mengatakan, kelompok-kelompok, dan

ketika saya mengatakan kelompok Maksudku kolom, ini akan

mengisi subkulit s atau orbital s.

Anda hanya dapat menulis s di sini, tepat di sana.

Ini di sini akan mengisi orbital p.

Sebenarnya, biarkan aku mengambil helium yang keluar dari gambar.

P orbital.

Mari saya hanya melakukan itu.

Biarkan aku mengambil helium yang keluar dari gambar.

Ini mengambil orbital p.

Dan sebenarnya, demi mencari tahu ini, Anda harus

mengambil helium dan membuangnya tepat di sana.

Benar?

Tabel periodik adalah cara untuk mengatur hal-hal sehingga

masuk akal, tetapi dalam hal mencoba untuk mencari tahu orbital,

Anda bisa mengambil helium.

Biarkan aku melakukan itu.

Keajaiban komputer.

Hentikan itu, dan kemudian biarkan aku paste tepat di atas sana.

Benar?

Dan sekarang Anda melihat bahwa helium, Anda mendapatkan 1s dan kemudian Anda mendapatkan

2s, sehingga konfigurasi helium adalah - Maaf, Anda

mendapatkan 1s1, kemudian 1s2.

Kami di shell energi pertama.

Benar?

Jadi konfigurasi hidrogen 1s1.

Anda hanya memiliki satu elektron di subkulit s yang pertama

Konfigurasi dari helium 1s2.

Dan kemudian Anda mulai mengisi shell energi kedua.

Konfigurasi lithium 1s2.

Itulah di mana dua elektron pertama pergi.

Dan kemudian yang ketiga masuk ke dalam 2s1, kan?

Dan kemudian saya pikir Anda mulai melihat pola.

Dan kemudian ketika Anda pergi ke nitrogen yang Anda katakan, OK, telah

tiga dalam sub-orbital p.

Jadi Anda hampir dapat mulai mundur, kan?

Jadi kita dalam periode dua, kan?

Jadi ini adalah 2p3.

Biarkan aku menulis yang turun.

Jadi saya bisa menulis yang turun pertama. 2p3.

Jadi itulah tempat terakhir tiga elektron

Kemudian akan memiliki kedua yang masuk ke orbital 2s2.

Dan kemudian yang pertama dua, atau elektron dalam energi terendah

negara, akan 1s2.

Jadi ini adalah konfigurasi elektron,

Dan hanya untuk memastikan Anda lakukan dengan benar konfigurasi Anda, apa yang

Anda lakukan adalah Anda menghitung jumlah elektron.

Jadi 2 ditambah 2 adalah 4 ditambah 3 adalah 7.

Dan kita berbicara tentang atom netral, sehingga

elektron harus sama dengan jumlah proton.

Nomor atom adalah jumlah proton.

Jadi kita baik.

Tujuh proton.

Jadi ini adalah, sejauh ini, ketika kita sedang berhadapan hanya dengan s dan

p, ini cukup sederhana.

Dan jika saya ingin mengetahui konfigurasi dari silikon,

di sana, apa itu?

Nah, kita pada periode ketiga.

Satu, dua, tiga.

Itu hanya baris ketiga.

Dan ini adalah p-blok di sini.

Jadi ini adalah baris kedua di blok p-, kan?

Satu, dua, tiga, empat, lima, enam.

Benar.

Kami berada di baris kedua dari blok-p, jadi kita

mulai dengan 3p2.

Dan kemudian kita harus 3s2.

Dan kemudian diisi semua ini blok p-di sini.

Jadi 2p6.

Dan maka di sini, 2s2.

Dan kemudian, tentu saja, mengisi di shell pertama sebelum

bisa mengisi ini shell-shell lain.

Jadi, 1s2.

Jadi ini adalah konfigurasi elektron untuk silikon.

Dan kita bisa memastikan bahwa kita harus memiliki 14 elektron.

2 ditambah 2 adalah 4, ditambah 6 adalah 10.

10 ditambah 2 adalah 12 ditambah 2 lebih 14.

Jadi kita baik dengan silikon.

Saya pikir saya sedang menjalankan rendah pada waktu sekarang, sehingga dalam berikutnya

video kita akan mulai membahas apa yang terjadi ketika Anda pergi ke

unsur-unsur, atau d-blok.

Dan Anda dapat jenis sudah menebak apa yang terjadi.

Kita akan mulai mengisi orbital d ini di sini bahwa

memiliki bentuk yang lebih aneh.

Dan cara saya berpikir tentang hal ini, tidak membuang-buang terlalu banyak

waktu, adalah bahwa ketika Anda pergi lebih jauh dan lebih jauh dari

inti, ada ruang lebih di antara yang lebih rendah

Bizarro berbentuk orbital.

Tapi ini semacam keseimbangan - saya akan berbicara tentang

berdiri gelombang di masa depan - tetapi ini adalah semacam

keseimbangan antara mencoba untuk mendekati inti dan

proton dan mereka muatan positif, karena elektron

biaya yang tertarik kepada mereka, sementara pada saat yang sama

menghindari biaya elektron lain, atau setidaknya mereka

massal fungsi distribusi.

Pokoknya, melihat Anda dalam video berikutnya.

di sini, nitrogen.

elektron dapat masuk

energi kerang.

energi negara.

energi orbital untuk mengisi lebih dari

energi shell.

halter bentuk.

itu, kan?

lithium sekarang.

masuk ke orbital p.

negara di sini.

negara terendah energi.

orbit seperti ini.

satu sama lain.

sebenarnya atom.

snapshot dari elektron.

sub x, p sub y.

terlihat berbeda, warna.