More on orbitals and electron configuration

More intuition on orbitals. Touching on electron configuration.

I de siste par videoene vi lært at konfigurasjonen

av elektroner i et atom ikke er i en enkel, klassisk,

Newtonisk bane-konfigurasjon.

Og det er skallmodellen av elektronet.

Og jeg vil fortsette å gjennomgå den, bare fordi jeg tror det er et

viktig poeng.

Hvis det er kjernen, husk, det er bare et lite,

bittelite punkt hvis du tenker på hele volumet av det

Og i stedet for at elektronet går i baner rundt det,

som ville være hvordan en planet går rundt solen.

I stedet for å være i baner rundt det, er det beskrevet av

orbitaler, som er disse funksjonene for sannsynlig tetthet.

Så en orbital--la oss si det der er kjernen-- ville

beskrevet, hvis du tok uansett punkt i området rundt

kjernen, sannsynligheten for å finne et elektron.

Så egentlig, i et hvilket som helst volum plass rundt kjernen, det

vil fortelle deg sannsynligheten for å finne elektron innen

volumet.

Og så hvis du skulle bare ta en haug med øyeblikksbilder av

elektroner--la oss si at i 1s orbital.

Og det er hvordan 1s orbital ser ut.

Du kan knapt se det det, men det er en sfære rundt den

kjernen, og som har den laveste energien staten som en

Hvis du var å bare ta en rekke

La oss si at du var til å ta øyeblikksbilder av helium, flere

som har to elektroner.

Begge er i 1s orbital.

Det vil se slik ut.

Hvis du har et øyeblikksbilde, vil kanskje det være der, neste

statisk utvalg, kanskje er electron der.

Så er electron der.

Så er electron der.

Så er det der.

Og hvis du holdt gjør øyeblikksbilder, du ville ha en

haug av dem virkelig nær.

Og deretter det blir litt enklere som får du ut, som du

få ytterligere og lenger ut fra elektron.

Men som du ser, er det mye mer sannsynlig å finne den

Electron nær midten av atom enn lenger ut.

Selv om du kan ha hatt en observasjon med elektron

sitter helt ute, eller sitter her.

Så det virkelig kunne ha vært hvor som helst, men hvis du tar

flere observasjoner, ser du hva den sannsynligheten

beskriver funksjonen.

Det sier utseende, det er en mye lavere sannsynlighet for

å finne elektron ut i denne lille kuben for volum

plass enn det er i denne lille kuben av volumplass.

Og når du ser disse diagrammene som tegner dette

La oss si at de trekke det som en shell, som en sfære.

Og jeg skal prøve å gjøre det ser tredimensjonal.

Så la oss si at dette er utsiden av det, og kjernen

sitter noen plass på innsiden.

De er bare å si--de bare tegne en kuttes--der

kan jeg finne elektron 90% av tiden?

Så de sier, OK, jeg kan finne elektron 90% av den

klokkeslett innenfor denne sirkel, hvis jeg skulle gjøre tverrsnittet.

Men hver nå og da elektron kan vise opp utenfor

Fordi det er alle probabilistic.

Så kan dette fortsatt skje.

Du kan fortsatt finne elektron Hvis dette er den

orbital vi snakker om her ute.

Sant?

Og deretter vi, i den siste videoen, vi sa, OK,

elektroner fylle opp orbitals fra laveste energi tilstand til

høy energi tilstand.

Du kan forestille deg det.

Hvis jeg spiller Tetris--vel jeg vet ikke om Tetris er den

ting--men hvis jeg er stabling kuber, jeg utforme kuber fra

lavt energiforbruk, hvis dette er gulvet, jeg satt første kuben på

Og la oss si at jeg kunne sette andre kuben på en lav energi

Men jeg har bare så mye plass til å arbeide med.

Så jeg har å sette tredje kuben på neste høyeste

I dette tilfellet ville energien vår beskrives som potensial

energi, rett?

Dette er bare en klassisk, Newtonian fysikk eksempel.

Men det er det samme ideen med elektroner.

Når jeg har to elektroner i denne 1s orbital--så la oss

si elektron konfigurasjonen av helium er 1s2--tredjepart

Electron jeg kan ikke putte det lenger, fordi det bare er

plass til to elektroner.

Måten jeg tenker på det, er disse to elektroner er nå

kommer til å frastøte det tredje ettall vil jeg legge til.

Så måtte jeg gå til 2s orbital.

Og nå, hvis jeg skulle tomten 2s orbital på toppen av dette en

det ville se omtrent slik ut, der jeg har en høy

sannsynligheten for å finne elektronene i dette skallet som

hovedsak rundt 1s orbital sant?

Så akkurat nå, hvis kanskje arbeider jeg med

Så har jeg bare ett ekstra elektron.

Så denne ett ekstra elektron, som kan være der jeg observert

den ekstra elektron.

Men hver nå og da kunne det, det kunne

Vis opp der, det kan vise opp der, men høye

sannsynligheten er der.

Så når du sier hvor det skal være 90% av tiden?

Det vil være som dette skallet som er rundt midten.

Husk at når det er tredimensjonal du ville

slags dekke det opp.

Så ville det være dette skallet.

Så er det hva de trakk her.

De gjør 1s.

Det er bare en rød shell.

Og deretter 2s.

Andre energi shell er bare denne blå skall over den.

Og du kan se det litt bedre i, faktisk, den

høyere energi-baner, høyere energi-skall, der

syvende s energi skallet er denne rød område.

Har du det blå området, og deretter røde og blå.

Og så jeg tror du får ideen om at hver av disse er

Så holde du slags overlaying s energi orbitals rundt

Men du vil sannsynligvis se dette andre ting her.

Og det generelle prinsippet, husk, er at den

elektroner fylle opp banes fra laveste energi orbital til

høyere energi orbital.

Så den første som er fylt opp er 1s.

Dette er 1.

Dette er s.

Så er dette 1s.

Det kan passe to elektroner.

Deretter er det neste som er fylt opp 2s.

Det kan fylle to flere elektroner.

Og så det neste, og denne er der det blir

interessant, fylle du opp 2 p-banes.

Det er dette, her.

2 p orbitals.

Og Legg merke til p-orbitals har noe, p sub z, p

hva betyr det?

Vel, hvis du ser på p-orbitals, har de disse

De ser litt unaturlig, men jeg tror i fremtidige videoer

Vi skal vise deg hvordan de er analoge til stående bølger.

Men hvis du ser på disse, er det tre måter som du

kan konfigurere disse manualer.

En i z-retningen, opp og ned.

En i x-retningen, venstre eller høyre.

Og deretter en i y-retningen på denne måten videresende

og bakover, ikke sant?

Og så hvis du skulle tegne--la oss si du ønsket å trekke

p-orbitals.

Så er dette hva du fylle neste.

Og faktisk, du fylle ett elektron her, en annen

Electron her, og deretter en annen elektron det.

Deretter du fylle en annen electron, og vi vil snakke om

spinn og ting sånn i fremtiden.

Men der, der, og det.

Og som er egentlig heter hunds regelen.

Kanskje jeg gjør en hel video om hunds regelen, men det er ikke

relevant for et første året kjemi foredrag.

Men det fyller i den rekkefølgen, og igjen, jeg vil du skal

har intuisjon av hvordan dette vil se ut.

se.

Jeg skal sette titt i anførselstegn,

fordi det er svært abstrakt.

Men hvis du ønsket å visualisere p orbitals--la oss si

Vi ser på electron-konfigurasjon

for, la oss si, karbon.

Så den electron-konfigurasjonen for karbon, to første

elektroner gå inn, så, 1s1, 1s2.

Så fyller det--beklager, du ikke kan se alt.

Så det fyller 1s2, så karbon-konfigurasjon.

Fyller det 1s1 og 1s2.

Og dette er bare konfigurasjonen for helium.

Og deretter det går til andre shell, som er andre

periode, rett?

Det er derfor det kalles den periodiske tabellen.

Vi vil snakke om perioder og grupper i fremtiden.

Og deretter gå her.

Dette er så å fylle 2s.

Vi er i den andre perioden her.

Det er andre periode.

En, to.

Nødt til å gå av, slik at du kan se alt.

Slik at det dekker disse to.

Så 2s2.

Og så det begynner å fylle opp p-orbitals.

Så begynner det å fylle 1 p og deretter 2 p.

Og vi er fremdeles på andre shell, så 2s2, 2 p-2.

Så spørsmålet er hva ville dette ser ut som om vi bare

ønsket å visualisere denne orbital

her, p-orbitals?

Så har vi to elektroner.

Så ett elektron er tenkt å være i en--la oss si at hvis dette er,

Jeg skal prøve å trekke noen akser.

Det er for tynt.

Så hvis jeg trekke en tredimensjonal

volum slags akser.

Hvis jeg skulle gjøre en haug med observasjoner av, si, en av

elektronene i p-orbitals, la oss si i pz

dimensjon, noen ganger kan det være her, noen ganger kan det være

det, kan noen ganger det være det.

Og hvis du fortsette å ta en haug av observasjoner, du er

kommer til å ha noe som ser ut som denne bell-figuren

Denne vektstang figuren der.

Og deretter for den andre electron som er kanskje i x

retning, du gjør en haug av observasjoner.

La meg gjøre det i et annet, i en

Det vil se slik ut.

Du tar en haug av observasjoner, og du sier,

Wow, er det mye mer sannsynlig å finne at elektron i form av

Manualstenger, i denne Manual-figuren.

Men du kan finne det der ute.

Du kan finne det det.

Du kan finne det det.

Dette er bare en mye høyere sannsynlighet for å finne det i

her enn her ute.

Og det er den beste måten jeg kan tenke på å visualisere det.

Nå hva vi gjorde her, kalles dette et elektron

konfigurasjon.

Og måten å gjøre det - og det er flere måter som er

undervist i kjemi-klassen, men måten jeg liker å gjøre it--er

du tar den periodiske tabellen og du sier, disse grupper, og

Når jeg sier grupper jeg mener kolonnene, disse skal

Fyll s-subshell eller s-orbitals.

Du kan bare skrive s opp her, bare rett der.

Disse over her hadde tenkt å fylle p-orbitals.

Egentlig la meg ta helium ut av bildet.

P orbitals.

La meg bare gjøre det.

La meg ta helium ut av bildet.

Disse ta p-orbitals.

Og faktisk, for å finne ut dette, bør du

ta helium og kaste den rett over der.

Sant?

Periodesystemet er bare en måte å organisere ting så det

fornuftig, men i form av prøver å finne ut orbitals,

Du kan ta helium.

La meg gjøre det.

Magien av datamaskiner.

Klippe det ut, og deretter la meg lim den rett over der.

Sant?

Og nå du ser at helium, du får 1s og deretter får du

2s, så helium's konfigurasjon er--beklager, du

få 1s1, og 1s2.

Vi er i første energi skallet.

Sant?

Konfigurasjonen av hydrogen er så 1s1.

Du har bare ett elektron i s-subshell av første

Konfigurasjonen av helium er 1s2.

Og deretter du begynner å fylle andre energi shell.

Konfigurasjonen av litium er 1s2.

Det er der de to første elektronene gå.

Og deretter den tredje går inn i 2s1, rett?

Og så tror jeg du begynne å se mønsteret.

Og deretter når du går til nitrogen du si, OK, den har

tre i p komponenter: Orion.

Så du kanne nært starte bakover, ikke sant?

Så vi har i perioden to, rett?

Så er dette 2 p-3.

La meg skrive det.

Så kunne jeg skrive det ned først. 2 p-3.

Så det er her de siste tre elektronene

Så må det disse to som går inn i 2s2 orbital.

Og deretter de første to, eller elektroner i laveste energi

staten, blir 1s2.

Så er dette electron-konfigurasjon

Og nettopp å sikre at du gjorde din konfigurasjon rett, hva

du gjør er du telle antall elektroner.

Så 2 pluss 2 er 4 pluss 3 er 7.

Og vi snakker om nøytrale atomer, så

elektroner bør være identisk med antall protoner.

Atomic-tall er tallet av protoner.

Vi er så god.

Syv protoner.

Så dette er, så langt, når vi arbeider bare med r og

p's, dette er ganske grei.

Og hvis jeg ønsket å finne ut konfigurasjonen av silicon,

rett der, hva er det?

Vel, er vi i det tredje punktumet.

en to tre.

Det er bare den tredje raden.

Og dette er p-blokken her.

Så dette er den andre raden i p-blokken, rett?

En, to, tre, fire, fem, seks.

Høyre.

Vi er i den andre raden i p-blokken, så vi

begynne med 3 p-2.

Og så har vi 3s2.

Og deretter det fylt opp all denne p-blokken over her.

Så det er 2 p 6.

Og deretter her, 2s2.

Og så, selvfølgelig, det fylte på første skallet før

det kunne fylle opp disse andre skall.

Så, 1s2.

Så er dette den electron-konfigurasjonen for silicon.

Og vi kan bekrefte at vi bør ha 14 elektroner.

2 pluss 2 er 4, pluss 6 er 10.

10 pluss 2 er 12 pluss 2 mer er 14.

Vi er så bra med silicon.

Jeg tror jeg kjører lav på tid akkurat nå, så i neste

video vi vil begynne å håndtere hva som skjer når du går til

disse elementene, eller d-blokken.

Og du kan slags allerede gjette hva som skjer.

Vi skal begynne å fylle opp disse d orbitals her som

har enda mer bisarre figurer.

Og måten jeg tenker på dette, ikke å kaste bort for mye

samtidig, er det som du gå videre og videre ut fra

kjernen, det er mer plass mellom nederst

Bizarro-formet orbitals.

Men dette er slags saldoen--jeg vil snakke om

stående bølger i fremtiden-- men disse er slag av en

balanse mellom prøver å komme nær kjernen og

Proton og de positive ladningene, fordi elektron

dem, mens du er på samme tid er tiltrukket av kostnader

unngå andre elektron kostnadene, eller i det minste deres

massefordeling funksjoner.

Allikevel, se deg i neste video.

Electron kan være i.

Manualstativ figurer.

Sub x, p sub y.

av, ikke sant?

den laveste energi-tilstanden.

energi orbitals å fylle ut flere av disse

energi skall.

energi tilstand.

energi-skallet.

faktiske atomet.

gå inn i p-banes.

hverandre.

høyre her, nitrogen.

litium akkurat nå.

merkbart forskjellig farge.

orbital som dette.

tilstand her.

øyeblikksbilder av elektroner.