Orbitaler: hvorfor vil der gå energi til spilde, hvis man ikke helt opfylder en skal før man går til næste skal.

Tror det har noget at gøre med hvilket energi niveau de ligger i. Jo højere skal desto højere energi niveau. Så det er nok derfor der går energi til "spilde"

Hvor har du fra, at der skulle gå energi til spilde?

Dit gæt giver ikke mening. Det gør forslaget i #1 heller ikke.

I hvilken sammenhæng er du stødt på dette "spild"?

#2 Jeg ville gætte på at spild skal forstås som om at det ikke er det der er mest favorabelt, altså at du bruger mere energi end nødvendigt.

Halløj!

Det du spørger om her i tråden er helt centralt for kemi (og fysik) og omhandler elektronkonfigurationer, som beskrives af mange komplekse teorier, modeller m.m. Man skal faktisk helt ud og have fat i kvantemekanik, hvis man fuldt vil forstå hvad der er på spil. Der er heldigvis opstillet simplere modeller og koncepter, som gør at vi i praksis hurtigt kan forudsige, hvordan elektroner skal fordeles i orbitalerne omkring en atomkerne. Jeg vil især anbefale, at du kigger på Aufbau-princippet, men også Hund's regel og Pauli's udelukkelsesprincip. Disse tre koncepter forklarer alle nødvendige hovedtræk som skal til for at opstille en korrekt elektronkonfiguration.

Mht. dit konkrete spørgsmål, så er der ikke kun et enkelt svar, men igen flere ting på spil (mange af hvilke kan forklares af de tre ovennævnte koncepter). Hund's regel siger bl.a. at det faktisk koster energi at parre elektroner, så jeg kan godt forstå din forvirring. MEN den totale energi vil blive noget større, hvis man putter en enkelt uparret elektron i en højere skal/orbital med højere energi. Derfor: Det giver en mindre total energi at parre elektroner i samme skal, end at placere uparrede i en højere, og alle grundtilstande for atomer og molekyler vil søge mod den lavest mulige totale energi.

Et eksempel: Elektronkonfigurationen for carbon (¹²C).

Vi har 6 elektroner i alt som skal fordeles omkring atomkernen for carbon. Naturligvis fylder vi med det samme to elektroner i 1s orbitalen, da denne har lavest energi af alle orbitaler (da den er tættest på kernen). Fx fylder du ikke én elektron i 1s først og så én elektron i 2s, da det vil kræve mere energi at begynde på 2s end at parre 1s elektronerne (selvom sidstnævnte også kræver en vist energi). Herefter fylder vi to elektroner i 2s orbitalen, da denne er næstlavest i energi. Læg mærke til hér, at fordi 2p orbitalerne har højere energi end 2s (de er ikke udartede), så fylder man igen 2s helt, før man begynder på 2p. Nu mangler vi kun to elektroner. Interessant nok parrer vi nu ikke elektronerne i én 2p orbital, men tværtimod fylder vi dem i hver sin orbital og de forbliver uparrede. Dette er fordi, at alle tre 2p orbitaler er udartede, hvilket betyder at de har samme energi. Nu er det ikke længere energimæssigt favorabelt at parre elektronerne, da man netop er igang med at fylde elektroner i orbitaler som er på samme energiniveau. Hvis man nu skulle tilføje én mere elektron (svarende til ¹⁴N), så ville elektronen skulle fyldes i den sidste 2p orbital, så alle tre har én uparret elektron hver. Herefter ville man begynde at parre elektronerne i 2p orbitalerne (og altså ikke begynde at fylde i 3s orbitalen)!

Det hele handler om energi (som meget kemi og fysik jo gør ;) ), hvilket afspejles i både Aufbau-princippet, Hund's regel og Pauli's princip. Det skal siges, at der er ganske få undtagelser til disse regler, hvor det er mere energisk favorabelt at fylde i næste energiniveau før man parrer elektroner i samme energiniveau (mener du kan finde dem på wiki, hvis du er interesseret) :)

Tak for hjælpen. Det var nemt og detaljeret at forstå det. :)

#4

Halløj!

Det du spørger om her i tråden er helt centralt for kemi (og fysik) og omhandler elektronkonfigurationer, som beskrives af mange komplekse teorier, modeller m.m. Man skal faktisk helt ud og have fat i kvantemekanik, hvis man fuldt vil forstå hvad der er på spil. Der er heldigvis opstillet simplere modeller og koncepter, som gør at vi i praksis hurtigt kan forudsige, hvordan elektroner skal fordeles i orbitalerne omkring en atomkerne. Jeg vil især anbefale, at du kigger på Aufbau-princippet, men også Hund's regel og Pauli's udelukkelsesprincip. Disse tre koncepter forklarer alle nødvendige hovedtræk som skal til for at opstille en korrekt elektronkonfiguration.

Mht. dit konkrete spørgsmål, så er der ikke kun et enkelt svar, men igen flere ting på spil (mange af hvilke kan forklares af de tre ovennævnte koncepter). Hund's regel siger bl.a. at det faktisk koster energi at parre elektroner, så jeg kan godt forstå din forvirring. MEN den totale energi vil blive noget større, hvis man putter en enkelt uparret elektron i en højere skal/orbital med højere energi. Derfor: Det giver en mindre total energi at parre elektroner i samme skal, end at placere uparrede i en højere, og alle grundtilstande for atomer og molekyler vil søge mod den lavest mulige totale energi.

Et eksempel: Elektronkonfigurationen for carbon (¹²C).

Vi har 6 elektroner i alt som skal fordeles omkring atomkernen for carbon. Naturligvis fylder vi med det samme to elektroner i 1s orbitalen, da denne har lavest energi af alle orbitaler (da den er tættest på kernen). Fx fylder du ikke én elektron i 1s først og så én elektron i 2s, da det vil kræve mere energi at begynde på 2s end at parre 1s elektronerne (selvom sidstnævnte også kræver en vist energi). Herefter fylder vi to elektroner i 2s orbitalen, da denne er næstlavest i energi. Læg mærke til hér, at fordi 2p orbitalerne har højere energi end 2s (de er ikke udartede), så fylder man igen 2s helt, før man begynder på 2p. Nu mangler vi kun to elektroner. Interessant nok parrer vi nu ikke elektronerne i én 2p orbital, men tværtimod fylder vi dem i hver sin orbital og de forbliver uparrede. Dette er fordi, at alle tre 2p orbitaler er udartede, hvilket betyder at de har samme energi. Nu er det ikke længere energimæssigt favorabelt at parre elektronerne, da man netop er igang med at fylde elektroner i orbitaler som er på samme energiniveau. Hvis man nu skulle tilføje én mere elektron (svarende til ¹⁴N), så ville elektronen skulle fyldes i den sidste 2p orbital, så alle tre har én uparret elektron hver. Herefter ville man begynde at parre elektronerne i 2p orbitalerne (og altså ikke begynde at fylde i 3s orbitalen)!

Det hele handler om energi (som meget kemi og fysik jo gør ;) ), hvilket afspejles i både Aufbau-princippet, Hund's regel og Pauli's princip. Det skal siges, at der er ganske få undtagelser til disse regler, hvor det er mere energisk favorabelt at fylde i næste energiniveau før man parrer elektroner i samme energiniveau (mener du kan finde dem på wiki, hvis du er interesseret) :)