De aangeslagen toestand van het elektron is verantwoordelijk voor veel eigenschappen die het vertoont. Het is de basis van atomaire chemie en molecuulvorming. Dit artikel illustreert interessante feiten met betrekking tot de excitatiefase van de elektronen.
De aangeslagen toestand van elektron kan worden gedefinieerd als de tijdelijke beweging van een elektron van zijn grondtoestand naar een aangeslagen toestand bij het leveren van extra energie. Deze aangeslagen toestand van elektron kan worden bereikt door overdracht van energie in de vorm van botsingen tussen moleculen, absorptie van een foton, pakket of licht.
Om de aangeslagen toestand van elektronen te begrijpen, is het verplicht om uit te kijken naar het energiekader van een atoom. Een atoom bestaat uit 3 entiteiten, namelijk neutronen, protonen en elektronen. De kern bestaat uit protonen en neutronen die zijn omgeven door elektronen in goed gedefinieerde schillen die bekend staan als energieniveaus met verschillende energieën. Dit is de beschrijving van de grondtoestand van een atoom waar de elektronen zich in de staat van de laagste energie bevinden.
Elke orbitaal heeft specifieke energieparameters. Om een elektron te laten aanslaan, moet het van het laagste stabiele energieniveau naar het hogere onstabiele energieniveau gaan. Dit kan alleen als het elektron het energieverschil tussen beide orbitalen overwint. Dat kan alleen als een foton met zoveel energiecapaciteit door het elektron wordt geabsorbeerd. Vervulling van deze energiebehoefte leidt tot de ideale toestand voor de aangeslagen toestand van het elektron. Maar deze aangeslagen toestand van elektronen is van voorbijgaande aard en binnen enkele milliseconden keren elektronen vanuit de aangeslagen toestand terug naar hun grondtoestand met de emissie van het foton.
Afgezien van de aangeslagen toestand van het elektron, is er ook een mogelijkheid dat het elektron de maximale energie bereikt waar de nucleaire aantrekking of kernenergie geen rol speelt. Dat elektron in aangeslagen toestand is het geïoniseerde elektron. Er zijn veel feiten die verband houden met de aangeslagen toestand van elektron die verderop wordt besproken:
- Elektronische configuratie van de aangeslagen toestand van elektron
- Wanneer is de aangeslagen toestand van het elektron?
- Hoe wordt de aangeslagen toestand van het elektron gevormd?
- De rol van elektronische configuratie bij het bepalen van de aangeslagen toestand van elektronen
- Formule van elektronische configuratie tijdens de aangeslagen toestand van elektron
- De tijd van aangeslagen toestand elektron
- Veranderingen in elektron tijdens de aangeslagen toestand van elektron
- De eerste aangeslagen toestand van elektron
- Berekening van de eerste aangeslagen toestand van elektron
- Niveau van eerste aangeslagen toestand elektron
- Geldigheid van aangeslagen toestand van elektron
Elektronische configuratie van aangeslagen toestand elektron
De elektronische configuratie is de rangschikking van elektronen in de energieniveaus volgens de stabiliteit. Gewoonlijk bevindt de elektronische configuratie van elk element dat in het periodiek systeem wordt weergegeven, zich in de grondtoestand. Tijdens de binding van elementen om verschillende verbindingen te vormen, is er het delen, winnen en verliezen van elektronen, wat leidt tot een aangeslagen toestand van elektronenvorming.
Elektronen in opgewonden toestand worden gevormd door de invoer van energie en bevinden zich altijd in een hogere rangschikking. Aan de hand van een voorbeeld wordt het gedemonstreerd. Laten we bijvoorbeeld kijken naar zuurstof met een atoomnummer = 8. De elektronische configuratie in de grondtoestand of de laagste meest stabiele energievorm is 1s22s22p4. Als de zuurstof moet worden geëxciteerd, kan het een oneindig aantal orbitalen innemen, maar meestal bezetten ze de volgende orbitaal. Dus in de aangeslagen toestand is de elektronische configuratie van zuurstof 1s22s22p33s1
Wanneer is de aangeslagen toestand van het elektron?
De aangeslagen toestand van het elektron vindt plaats omdat de valentie-elektronen of de buitenste elektronen niet altijd in hun respectieve schillen blijven. Door de absorptie van warmte, licht of quanta springen ze naar een hoger energieniveau dat ver van de kern verwijderd is. Maar dit fenomeen is niet blijvend. Het aangeslagen elektron keert terug naar zijn oorspronkelijke positie en verliest energie, waardoor het het emissieproces wordt genoemd.
Hoe wordt de aangeslagen toestand van het elektron gevormd?
Het proces van vorming van de aangeslagen toestand van elektron is vergelijkbaar zoals hierboven uitgelegd. Het omvat de absorptie en emissie van energie die leidt tot excitatie en vervolgens het terughalen van elektronen naar hun grondtoestand. De minimale energie die nodig is voor de beweging van elektronen is de drempelenergie. Het is het verschil tussen de grondtoestand en de aangeslagen toestand. Deze complete procedure vindt plaats in een beperkte golflengte die op zijn beurt gekleurde straling uitzendt en zo spectra vormt.
Bijvoorbeeld kopermetaal bij verhitting in een hete vlam dan is de kleur van de vlam heldergroen. Dit wordt gerechtvaardigd door de aangeslagen toestand van elektron gevolgd door emissie.
De rol van elektronische configuratie bij het bepalen van de aangeslagen toestand van elektronen
De elektronische configuratie wordt beïnvloed door de aangeslagen toestand van het elektron. De elektronische configuratie van een atoom waar sprake is van excitatie toont de beweging van valentie-elektronen naar de volgende hogere orbitaal.
Natriummetaal is bijvoorbeeld een metaal met atoomnummer 11. De elektronische configuratie van de grondtoestand is 1s22s22p63s1. Tijdens excitatie zal het elektron dat aanwezig is in het 3s-subniveau worden gepromoveerd naar het 3p-subniveau. Dus de elektronische configuratie van de aangeslagen toestand zal 1s . zijn22s22p63p1. Maar dit is een zeer onstabiele toestand en de aangeslagen toestand van het elektron zal niet lang duren voordat het terugkeert naar zijn oorspronkelijke elektronische configuratie.
Deze hele procedure van excitatie en terugkeer naar zijn oorspronkelijke staat resulteert in het vrijkomen van een karakteristieke gele vlam in het geval van natriummetaal.
Formule van elektronische configuratie tijdens de aangeslagen toestand van elektron
Er zijn geen formules of vaste regels om de elektronische configuratie van de aangeslagen toestand van het elektron te bepalen. Het enige belangrijke dat u moet weten, is hoe u de elektronische configuratie van elementen schrijft met de juiste energieverdeling. De aangeslagen toestand van het elektron kan dan worden bereikt door het elektron naar het aangrenzende hogere energieniveau te springen dat van korte duur is.
De tijd van aangeslagen toestand elektron
De aangeslagen toestand van elektronen is van zeer korte duur vanwege de instabiliteit in de energieverdeling. In de meeste atomen is de gemiddelde tijd vóór het emissieproces 10-9 naar 10-8 seconden. De enige aangeslagen toestand die lang kan blijven bestaan, is de metastabiele toestand. Hoewel de tijd korter is dan de grondtoestand, is het veel meer dan de andere aangeslagen toestand van het elektron. De aanzienlijke tijd in de metastabiele toestand is 10-6 naar 10-3.
Veranderingen in elektron tijdens de aangeslagen toestand van elektron
Het concept van wat er met elektronen gebeurt wanneer het wordt geëxciteerd, is erg complex en kent verschillende theorieën en opvattingen. Veel wetenschappers en onderzoekers geloven dat de elektronen zelf niet van de ene schil naar de andere gaan, maar velen van hen zijn het daar niet mee eens
Ze werken vanuit het idee dat een atoom geen object is, zoals uitgelegd door de klassieke theorie, maar in de vorm van een golf, zoals uitgelegd door de later ontwikkelde kwantumtheorie. Er wordt voorgesteld dat er de beweging van elektronen is in veel moleculaire excitaties zoals n naar pi * waar begin- en eindtoestanden verschillende golffuncties hebben. Dit onderwerp raakt het golfachtige aspect van de orbitaal waar energie in de vorm van is kwant.
De eerste aangeslagen toestand van elektron
De eerste aangeslagen toestand van een elektron in een atoom kan worden verklaard als wanneer de elektronen in de grondtoestand voldoende energie krijgen om naar de volgende orbitaal te springen. Bij voorbeeld
In het H-atoom bezetten elektronen schillen die worden aangeduid als n. De grondtoestand is dan n=1 en daarboven is de eerste aangeslagen toestand van elektron n=2.
Het energieverschil wordt gegeven door
En = -13.6eV/n^2 waarbij n = 1, 2, 3, 4….
Dus het energieverschil van de eerste aangeslagen toestand van het elektron kan E2-E1 = 10.2eV . zijn
Berekening van de eerste aangeslagen toestand van elektron
Energieberekening van de aangeslagen toestand van elektron wordt meestal gedaan voor waterstofachtige atomen die slechts één elektron hebben. De energie van het n-de niveau kan worden berekend als
En = -Z2 x 13.6eV/n2 waarbij Z het atoomnummer van het atoom is.
Aanwezigheid van 1 elektron betekent dat de elektronische configuratie 1s . zal zijn1
Dus, E1 = -Z2 x 13.6 eV/12
Vandaar dat de eerste aangeslagen toestand van het elektronenenergieniveau 1s . zal zijn02s1.
Niveau van de eerste aangeslagen toestand van elektron
Het niveau van de eerste aangeslagen toestand van elektron kan worden beoordeeld met behulp van energieniveaus voorgesteld door Neil Bohr in zijn waterstofatoommodel. Energieniveaus worden aangegeven met n waarbij n=1 wordt beschouwd als de grondtoestand en n = 2 de eerste aangeslagen toestand van het elektron is. Hij benadrukte ook het feit dat elk elektron in een atoom zijn maximale energie kan bereiken en toch deel kan uitmaken van het atoom.
Geldigheid van aangeslagen toestand van elektron
Validatie van de aangeslagen toestand van elektron wordt gedaan met behulp van dichtheidsfunctionaaltheorie (DFT) met behulp van een echt ruimteraster of een vlakke golfbasisset. Dit concept is vrij complex en valt onder de categorie onderzoek.
Conclusie
Samenvattend is de aangeslagen toestand van het elektron een toestand waarin een elektron van zijn grondtoestand naar een hogere aangeslagen toestand springt wanneer het wordt voorzien van meer energie dan drempelenergie in de vorm van pakketten licht of warmte. Deze tijdelijke toestand is van korte duur en de vergelijkbare hoeveelheid energie wordt uitgezonden bij omkering wanneer het atoom van de aangeslagen toestand naar de grondtoestand valt. Dit proces genereert verschillende spectra op basis van het betrokken element.
