Nieścisłości związane z powłokami O,P,Q

[Dyego]

Hej,

Mam problem, który dręczy mnie już od jakiegoś czasu. Zacznę od początku.
Będę się odnosił do tej grafiki:

Kod: Zaznacz cały

upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/1/11/Electron_orbitals.svg

Wiemy, że maksymalne zapełnienie powłoki wyraża się wzorem 2n², gdzie n to numer powłoki. I tak, na powłoce K mogą się znajdować maksymalnie 2 elektrony, na L może się znajdować 8 a na M 18 e^-.

Patrząc na układ okresowy staje się to oczywiste ponieważ w pierwszym okresie znajdują się H i He, które to jako jedyne posiadają elektrony na powłoce K. (H K¹ , He K²)

W drugim okresie znajdziemy Li, Be oraz B, C, N, O, F, Ne.
(Li K² L¹ , Be K² L² , B K² L³ , . , Ne K² L⁸)

Podobnie rzecz się ma z trzecim okresem, tyle że pojawia się podpowłoka 3d w 4 okresie, która należy do 3 powłoki czyli do powłoki M. M jest trzecią z kolei powłoką więc maksymalne zapełnienie wynosi 18. Na podpowłoce 3s mamy 2e^-, na 3p mamy 6e^- a na 3d mamy 10e^-. Sumując to mamy 18e^- na powłoce M.

I do tego miejsca, czyli trzeciej powłoki - wszystko jest jasne

Ale pojawia się powłoka 4 czyli powłoka N. Na tej powłoce mamy podpowłoki 4s, 4p, 4d i 4f!. I zastanawia mnie teraz ułożenie podpowłoki 4f w okresie. Możemy ją znaleźć dopiero w 6 okersie układu. Dlaczego na powłoce 4 wykształciła nam się podpowłoka 4f? Według grafiki im dalej w powłokach tym więcej podpowłok się pojawia (g, h, i). Pytanie tylko - jak, skoro nigdzie nie ma pierwiastków, których elektrony tam się znajdują? Podpowłoka 4f dotyczy pierwiastków z bloku energetycznego f czyli lantanowców i aktynowców. Skoro więc nie istnieją podpowłoki g, h oraz i a f jest ostatnią to czy nie powinna ona występować dopiero na powłoce O? Jedynym racjonalnym wyjaśnieniem tego dla mnie jest to że podpowłoki 5p i 6s mają niższą energię od 4f (czyli podobnie jak z 3d). Na ile jest to prawdą?

Mimo iż znam tą grafikę oraz wzór od dawna to dopiero teraz zrozumiałem, że nie rozumiem pojęcia maksymalnego zapełnienia powłok elektronowych.
Zgodnie ze wzorem dla n=6 wzór przyjmuje wartość 72. Nie jest jednak możliwe zapełnienie jej 72 elektronami ponieważ nie mamy więcej podpowłok.

Myślę i myślę i boli mnie od tego głowa.
pomożecie?

[DMchemik]

Jeśli dobrze zrozumiałem czytany tekst: kolejność zapełniania podpowłok jest zgodnie z rosnącym poziomem energetycznym, jak słusznie zauważyłeś. Jednakże wiemy, że niższy poziom energetyczny posadają podpowłoki 6d niż 5g, stąd kolejność zapełniania jest inna, niż wynikało by to z kolejności podpowłok w atomie. Jednakże rozpisujesz konfiguracje elektronowe dla stanu podstawowego. A co ze stanami wzbudzonymi? Skąd wiemy od powłokach a następnie podpowłokach i tym ile ich jest? Z analiz tzw. widm emisyjnych. Może tutaj skup swoje rozmyślania.

PS i gratuluję że starasz się rozkminiać tematy

[Dyego]

[at]
Dzięki za odpowiedź. Mój post może wydawać się trochę chaotyczny, bo staram się powiązać dwa tematy na raz.

Trochę odpocząłem od tematu i co nieco mi się ułożyło w głowie. Rzeczywiście, clou tutaj stanowi wartość energetyczna podpowłok. Jednak tym co mnie tutaj zgubiło było pojęcie maksymalnego obsadzenia powłok.

Jeżeli dobrze rozumuję to problem, który mnie męczył jest dość trywialny. To, że na powłoce O może się maksymalnie znaleźć 50 e^- nie oznacza wcale, że mamy atom, który to osiągnął. Wynika to z tego, że nie ma obecnie w układzie okresowym pierwiastka, którego atom w stanie podstawowym posiadałby elektrony na podpowłoce 5g. Co za tym idzie podpowłoki, które są zaznaczone szarym kolorem na grafice dotyczą pierwiastków, które nie zostały jeszcze odkryte. Idąc tym tokiem rozumowania - jeżeli znajdziemy pierwiastki, których atomy w stanie podstawowym posiadałyby choć jeden e^- na podpowłoce 5g to w układzie okresowym będziemy mogli stworzyć kolejny blok energetyczny.

Słusznie myślę czy się mylę?

[DMchemik]

Słusznie, wizualizacje takich układów znajdziesz w google.

Głowa jeszcze boli?

[Dyego]

Już nie! Dzięki za pomoc.