Elektronstruktur

                ₆₁Pm [Xe]  4f⁴ 5d¹ 6s²

           

             

....? Hvordan vil du forklare mit spørgsmål?

#0

Den sidste elektron er ikke placeret i s-orbitalen, men netop i f-orbitalen. Da f-orbitalen ikke er fuld, vil den næste elektron også bliver placeret i 4f, dvs. promethium (Pm).

Det giver bedre mening at opskrive elektronkonfigurationen efter hvilken rækkefølge orbitalerne bliver fyldt op:

[Nd] = [Kr] 5s² 4d¹⁰ 5p⁶ 6s² 4f⁴ = [Xe] 6s² 4f⁴

[Pm] = [Xe] 6s² 4f⁵

Vi er da enige om, at 6s^2 svarer til, at der i s-orbitalen i 6. skal er placeret 2 elektroner?? 6. skal er i dette tilfælde den yderste skal og spørgsmålet går på, hvilken orbital, der indeholder den yderste elektron. 4f er f-orbitalen i 4. skal?

₆₀Nd [Xe]  4f³ 5d¹ 6s²

₆₁[Pm] = [Xe] 4f⁴ 5d¹ 6s²

Mathon, 6s ligger yderst af 6s og 4f, ikke? Hvilken blok et atom skal ligge i afhænger vel af, hvilken orbital den yderste elektron er placeret i?? Da der forefindes elektroner i 6s må dette atom jo tilhøre s-blokken?

#5 Det kommer vel an på ...

#4 Det er vel den yderste orbital der indeholder den yderste elektron, ? Vi kan måske godt sige at 6s er den yderste, men det er ikke den der bliver fyldt til sidst. Blok-identiteten afhænger af hvilken orbital der er ved at blive fyldt (og som af sidste grundstof i blokken bliver fyldt helt op). Den skal der ikke er fyldt op er den vi skriver til sidst, hvilket jeg gjorde i #3. Neodym og promethium tilhører f-blokken

Ifølge min teoribog står der, at blokidentiteten afhænger af, hvilken orbital yderste elektron er placeret i? Derfor det ikke giver nogen mening.

Det vil jo give mest mening, vil man placerede et grundstof i en given blok, alt efter hvilken orbital, den yderste elektron befinder sig i, men det gør man ikke??

Næh, det giver ingen mening ... nu er jeg heller ikke sikker på hvilken orbital der egentlig er "yderst" ... hvis man plotter graferne vil der jo altid være en eller anden sandsynlighed for at finde elektronen uendeligt langt væk fra kernen, sandsynligheden vil bare være aftagende ... jeg ved heller ikke om 4f eller 5d eller 6s er yderst, d- og f-orbitalerne "stikker jo lidt ud", mens s-orbitalen tilnærmelsesvis er mere kugleagtig

Skal 1-7 eller K-Q angiver, hvilken skal der er ligger tættest på kernen, og derfor hvilke elektroner der er  påvirket af den effektive kerneladning. Derfor giver det ingen mening, at hvis 6s-orbitalen er fuld, at man så vælger at definere det pågældende atom som værende i f-blokken, såfremt det kun er 6s-orbitalen der indeholder elektroner i skal P. 

Vi kan jo ikke holde øje med på hvilken måde en elektron kredser om kernen. Bohrs atommodel er håbløst forældet, så Bohrs skalsystem beskriver ikke atomet optimalt. Dvs. skallerne er ikke kugleformede, men et system vi bruger til at beskrive hvilket hovedkvantetal en elektron har.

Blokidentiteten afhænger af, hvilken orbital den mest energirige elektron befinder sig i. Den højest besatte orbital i et energiniveaudiagram vil afhænge af blokidentiteten.

Måske har bogen skrevet det på en uheldig måde ... hvis man blot betragter skallerne, hvilken blok tilhører neon så? Neon har både 2s og 2p fyldt, tilhører den så s eller p? Efter det system vil alle grundstoffer jo tilhøre "s-blokken", fordi den har lavest energi og derfor bliver fyldt op først

#12
Lige præcis. Bogen har netop formuleret dette skrubforkert. Blokidentiteten afhænger - som du fint og detaljeret påpeger - hvilken orbital den mest energirige elektron befinder sig i. I dette tilfælde vil den mest energirige elektron være placeret i 4f ifølge energiniveaudiagrammet. Tak for svar, Heptan :) God weekend.

Nu brokker jeg mig altså igen. Hvis man betragter energiniveaudiagrammet ses det, at energikvanten for den elektron, der befinder sig i 6s, er større end energikvanten for den elektron, der befinder sig i 4f. Ud fra det du skriver, Heptan, så må Neodym jo skulle placeres i s-blokken, idet den mest energirige elektron befinder sig i 6s (jf. energiniveaudiagrammet). Derfor undrer det mig stadig, hvordan et atom skal placeres i de forskellige blokke i det periodiske system. 

Nu er jeg bare nysgerrig, hvilken bog bruger du ?

Nu er jeg ikke "kvantemekaniker" :P ... men herunder er mine tanker omkring det. En simpel og irriterende forklaring vil være "sådan er det bare: grundstofferne arrangeres i det periodiske system alt efter, i hvilken rækkefølge orbitalerne fyldes op (fx f-blokken består af grundstoffer der er "i gang med at fylde f-orbitalerne")"

I fx hydrogenlignende atomer, kan 6s have mere energi end 4f, da den er længere væk fra kernen. Men når vi begynder at fylde alle orbitalerne op, vil 4f-orbitalen have tre naboorbitaler, 4s, 4p og 4d (eller dem der nu overlapper 4f, whatever), som forstyrrer elektronerne i 4f-orbitalen, og elektronerne frastøder self. hinanden. Det oplever vi ikke i hydrogenlignende atomer. Selvom det kræver meget energi for en elektron at befinde sig i 6s-orbitalen, fordi den er langt fra atomkernen, kommer der nu et ekstra bidrag energi (som vi i hydrogenlignende atomer ser bort fra), nemlig frastødningen fra naboelektroner. Så jeg er ikke 100 % sikker på det her, men jeg tror at 4f-orbitalen således får en større energi end 6s-orbitalen, når vi også inkluderer de frastødende kræfter fra naboorbitaler. Som det skal forstås, vil elektronerne altså (i overensstemmelse med Paulis udelukkelsesprincip) således besætte de orbitaler, der giver den laveste samlede elektronenergi, og således at Hunds regler er opfyldt.

Derfor besættes 6s altså først (af cæsium og barium), fordi denne elektronkonfiguration giver den laveste samlede elektronenergi. Dernæst besættes 4f af lanthaniderne, da 4f har mere energi end 6s (pga. frastødningen). I simple atomer med én elektron er det omvendt: her vil 4f have lavere energi end 6s, da den laveste samlede elektronenergi kun afhænger af, hvor langt væk fra kernen elektronen befinder sig (jo tættere, desto lavere energi).

Forklaringen med at "det pågældende grundstof må blokidentificeres som den orbital, der er i gang med at blive fyldt op" synes jeg bare ikke stemmer overens med den grundlæggende teori, der gælder - især omkring energiniveaudiagrammet:
De elektroner, der befinder sig i 4f, har en højere energikvant end fx elektroner det befinder sig i 5s. Dette er jo åbenlyst, da elektroner i 4f vil være påvirket af frastødende kræfter mellem hinanden mere end de vil i en given s-orbital, som du også skriver.
Dog fortæller energiniveaudiagrammet, at energikvanten for en elektron, der befinder sig i 6s, er højere end for de elektroner, der befinder sig i 4f, hvilket også er meget logisk, for hvis en elektron befinder sig uendeligt langt væk fra kernen, befinder atomet sig i den tilstand med den højeste energi. Endvidere er elektroner i 6s ikke påvirket af den effektive kerneladning på samme måde som elektroner i 4f, og derfor giver det også god mening, at elektroner i 6s har en højere energikvant end elektroner i 4f. Jeg kan ikke se nogen anden måde at blokidentificere grundstoffer på, end at betragte energikvanten for de elektroner, der befinder sig i de forskellige orbitaler og konkludere herudfra, som du også har været inde på.
Jeg benytter i øjeblikket en gammel bog (det er bare fritidslæsning :P) skrevet af Jens Pilegaard: "Kemi."
Forklaringen kunne dog være, at man, som du skriver, må se på hvilken orbital der opfyldes næste gang, men det giver bare ikke mening at gøre det på den måde, synes jeg.

Jeg har netop fundet ud af, at energikvanten for elektroner i 4f er større end for elektroner i 6s. :P Det er en gammel bog, som ikke havde medtaget hele energiniveaudiagrammet. Nu giver det mening. 

#17 For hvilke atomer gælder det?

Generelt gælder det for alle atomer, når man skal blokidentificere et grundstof.