การจัดเรียงอิเล็กตรอนในระดับพลังงานย่อย

ทฤษฎีนี้...มาจากนักวิทยาศาสตร์ 2 คนหลักๆ คือ ชโรดิงเงอร์ กับไฮเซนเบิร์ก

สรุปง่ายๆ คือ...อิเล็กตรอนตัวเล็กมาก  เคลื่อนที่เร็วมาก เราจึงบอกตำแหน่งที่แน่นอนของอิเล็กตรอนไม่ได้  จะบอกได้ก็แต่ บริเวณที่มีโอกาสพบอิเล็กตรอนเท่านั้น  ซึ่งบริเวณนั้นเราเรียกว่า Orbital

      

          Orbital ก็คือ  ที่ว่าง....  ที่อิเล็กตรอนโคจรอยู่นั่นเอง   =  ลักษณะวงโคจรของอิเล็กตรอนรอบๆ นิวเคลียส

               โดยมี 4 แบบ ที่ใช้กันได้แก่ s p d f ออร์บิทัล  ตามภาพเลยนะ

s orbital จะเป็นรูปทรงกลม  มีทั้งหมด 1 ออร์บิทัล  จึงบรรจุอิเล็กตรอนได้ 2 e-  

(Note!!!  1orbital บรรจุอิเล็กตรอนได้ 2 e-)

p orbital เป็นรูปดัมเบล มีทั้งหมด 3 ออร์บิทัล  จึงบรรจุ e- ได้ 6 e-

d orbital  มีทั้งหมด 5 ออร์บิทัล จึงบรรจุอิเล็กตรอนได้ 10e-

อันนี้น่าสนใจค่ะ....เพราะข้อสอบ PAT เคยออก...ถามถึงลักษณะของ d z2 มาแล้ว

ถ้ารูปไม่ชัด  คลิกที่รูป  แล้วรูปจะใหญ่ขึ้นนะคะ

f orbital (สุดท้ายที่เราจะเรียนแล้ว)

ตัวนี้มีทั้งหมด 7 ออร์บิทัล จึงบรรจุอิเล็กตรอนได้ 14 e- นะคะ

แต่ละออร์บิทัลจะซ้อนทับกัน  ตัวอย่างเช่น d orbital ตามรูปด้านล่างนะคะ 

พอรวมๆ กัน เราก็จะเห็นอิเล็กตรอนเป็นกลุ่มหมอกนั่นเอง

มาดูภาพรวมกันก่อนว่าแต่ระดับพลังงานมันมีออร์บิทัล หรือระดับพลังงานย่อยอะไรกันบ้าง

แต่ละออร์บิทัลจะมีพลังงานไม่เท่ากัน และบรรจุอิเล็กตรอนได้ไม่เท่ากัน.

" สัญลักษณ์ที่ใช้ในการจัดเรียงอิเล็กตรอน           การจัดเรียงอิเล็กตรอนเขียนแทนด้วยแผนภาพออร์บิทัล เช่น ธาตุ He มี 2 อิเล็กตรอน เขียนแทนด้วยสัญลักษณ์ 1s² อ่านว่า หนึ่งเอสสอง

                                                                                

           ช่องสี่เหลี่ยมแทนออร์บิทัล โดยแต่ละออร์บิทัลบรรจุได้ 2 อิเล็กตรอน

           จะเห็นว่า ใน 1 ออร์บิทัลมีอิเล็กตรอน 2 ตัว เพื่อที่จะให้อิเล็กตรอนสองตัวต่างกันจึงกำหนดเลขควอนตัมสปินจากภาพด้านบนนี้อิเล็กตรอนตัวที่ 1 สปินขึ้น ส่วนตัวที่ 2 สปินลง "  

(ที่มา : http://www.il.mahidol.ac.th/e-media/ap-chemistry1/atomic_structure/electron_configuration.htm)

ซึ่งการจัดเรียงอิเล็กตรอนในระดับพลังงานย่อยต้องอาศัยหลักการดังนี้

1. หลักการกีดกันของเพาลี

 “ อิเล็กตรอน 2 ตัวในอะตอมเดียวกัน จะมีเลขควอนตัมเหมือนกันทั้งสี่ค่าไม่ได้”

เช่น ถ้ามีอิเล็กตรอนบรรจุอยู่ใน 2s ออร์บิทัล จำนวน 2 ตัว จะมีอิเล็กตรอนสปินขึ้นหนึ่ง และสปินลงหนึ่ง 

ดังนี้        

2. กฏของฮุนด์ "ในออร์บิทัลที่มีระดับพลังงานเท่ากัน ให้บรรจุอิเล็กตรอนเรียงเดี่ยวให้เต็มก่อน แล้วจึงบรรจุอิเล็กตรอนคู่ ตามหลักกีดกันของเพาลี"

3. หลักของเอาฟ์บาว "จัดเรียงอิเล็กตรอนจากระดับพลังงานต่ำสุดก่อน แล้วจึงจัดในระดับพลังงานที่สุูงขึ้น" ตามแผนภาพ

(มีต่อค่ะ...)