Magnus Ehingers undervisning

Allt du behöver för A i Biologi, Kemi, Bioteknik, Gymnasiearbete m.m.

Kemi 1

Administration

Bortom Bohrs atommodell: Elektronmoln och orbitaler

Bortom Bohrs atommodell: Elektronmoln och orbitalerVideogenomgång (flippat klassrum)

Det här betraktar jag faktiskt som överkurs, men det gör det inte mindre intressant! (Och rätt vad det är bestämmer sig skolverket för att det viktigt att ni lär er om orbitaler också, och då finns redan det här materialet klart.) 😉

English-speaking or IB student? Check out the English version instead!

 
I Bohrs atommodell, som grundar sig på Rutherfords, kan man likna atomen vid ett solsystem med "solen" (atomkärnan) i mitten och "planeterna" (elektronerna) kretsande runt omkring i bestämda skal. Skalen befinner sig på bestämda nivåer från kärnan.

Bohrs atommodell funkar väldigt bra för väteatomen, men för större och mer komplicerade atomer blir det värre…

Elektronmoln

Man tänker sig gärna elektronen som en planet, i en cirkulär bana kring sin "sol" (atomkärnan).

  • Tyvärr: Felaktigt!

Elektronen är inte en bestämd prick, utan är "utsmetad" i både tid och rum. Den har inte både en bestämd position och riktning, utan man kan bara säga att den finns inom ett visst område "med en viss sannolikhet".

Det här området liknar då mer ett "moln" kring atomkärnan, och någonstans i det lite diffusa molnet kan man påträffa elektronen…

Vad en elektron inte är – och vad den är. Vad en elektron inte är – och vad den är.

Orbitaler

Alla elektroner i ett skal har samma genomsnittliga energi. Dock har befinner sig olika elektroner på olika energinivåer. Dessa energinivåer kallas orbitaler.

Varje orbital kan maximalt innehålla 2 st. elektroner. Vi ska nu se hur orbitalerna är uppbyggda!

K-skalet

S-orbitaler är sfäriska. S-orbitaler är sfäriska. Innehåller en enda orbital

  • Sfärisk
  • Kallas 1s

K-skalet har bara en enda orbital – 1s – och denna kan bara hålla 2 elektroner. Alltså får det bara plats två elektroner i K-skalet.

L-skalet

De tre p-orbitalerna är "hantelformade" och sitter i 90° vinkel mot varandra. De tre p-orbitalerna är "hantelformade" och sitter i 90° vinkel mot varandra. L-skalet har en s-orbital och tre p-orbitaler.

S-orbitalen

  • Sfärisk
  • Kallas 2s

P-orbitalerna

  • Hantelformade
  • Kallas 2p

2s-orbitalen kan maximalt innehålla 2 elektroner.

2p-orbitalerna kan innehålla vardera 2 elektroner.

Sammanlagt: 8 elektroner i L-skalet.

M- och N-skalet

Orbitalernas energinivåer.Orbitalernas energinivåer. M-skalet har tre energinivåer:

  1. En 3s-orbital
  2. Tre 3p-orbitaler
  3. Fem 3d-orbitaler

N-skalet har fyra energinivåer:

  1. En 4s-orbital
  2. Tre 4p-orbitaler
  3. Fem 4d-orbitaler
  4. Sju 4f-orbitaler

Men observera: N-skalets 4s-orbital har lägre energinivå än M-skalets 3d-orbitaler!

  • Det betyder att N-skalets 4s-orbital kommer att fyllas innan M-skalets 3d-orbital.
 
Vi tittar på elektronkonfigurationen för 18Ar:
  K L M
18p+ 2e 8e 8e

Lägg märke till: M-skalets 3s- och 3p-orbitaler är helt fyllda.

Men när nästa elektron fylls på (för kalium, 19K) ska den placeras så att den får så låg energi som möjligt – och det får den bara om den hamnar i N-skalets 4s-orbital!

  • Därför blir det inte 9e i det yttersta skalet, utan bara 8e

Vi tittar på elektronkonfigurationen för 19K:

  K L M N
19p+ 2e 8e 8e 1e

Vi tittar också på elektronkonfigurationen för kalcium, 20Ca:

  K L M N
20p+ 2e 8e 8e 2e

Nu är N-skalets 4s-orbital fylld. Nästa elektron (i scandium, 21Sc) måste då hamna i en av M-skalets 3d-orbitaler:

  K L M N
21p+ 2e 8e 8e 2e

Först när M-skalets 3d-orbitaler är fyllda, börjar vi fylla på N-skalets 4p-orbitaler. I gallium, 31Ga, har vi fyllt på med 10e i M-skalets 3d-orbitaler, och den sista elektronen har hamnat i N-skalets 4p-orbital. Det blir då sammanlagt 3e i N-skalet:

  K L M N
31p+ 2e 8e 18e 3e

I krypton, 36Kr, har 4p-orbitalerna fyllts på med 6e, och vi har fått 8e i N-skalet:

  K L M N
36p+ 2e 8e 18e 8e

Resten av orbitalerna fylls på enligt Madelungs regel. De röda pilarna anger i vilken ordning orbitalerna ska fyllas på:

Madelungs regel anger att orbitalerna ska fyllas på i ordningen 1s, 2s, 2p, 3s, 3p, 4s, 3d, 4p, 5s … och så vidare.Madelungs regel anger att orbitalerna ska fyllas på i ordningen 1s, 2s, 2p, 3s, 3p, 4s, 3d, 4p, 5s … och så vidare.

 

   

Också intressant: