Hvad er elektronkonfigurationen af krom?

Elektronkonfigurationen for krom er IKKE # 1s ^ 2 2s ^ 2 2p ^ 6 3s ^ 2 3p ^ 6 3d ^ 4 4s ^ 2 #, men #color (blå) (1s ^ 2 2s ^ 2 2p ^ 6 3s ^ 2 3p ^ 6 3d ^ 5 4s ^ 1) #.

Interessant nok er Tungsten mere stabil med et elektron arrangement af # Xe 4f ^ 14 5d ^ 4 6s ^ 2 #.

Desværre er der ingen nem måde at forklare disse afvigelser i den ideelle rækkefølge for hvert element.

At forklare Chrom 's elektronkonfiguration, kunne vi introducere:

• Det udveksle energi #Pie# (en stabiliserende kvantemekanisk faktor, som er direkte proportional med antallet af elektroner i samme subshell eller meget tæt energi subshells med parallelle spins)
• Det coulombisk afstødningsenergi # Pi_c # (en destabiliserende faktor, der er omvendt proportional med antallet af elektronpar)
• Disse kombinerer at producere en samlet parring energi #Pi = Pi_c + Pi_e #.

Den førstnævnte er stabiliserende, og sidstnævnte er destabiliserende, som vist nedenfor (formoder konfiguration 2 er ved parring energi #Pi = 0 #):

En forklaring på Chrom er så:

• Det maksimeret udveksle energi #Pie# stabiliserer denne konfiguration (# 3d ^ 5 4s ^ 1 #). Maksimeringen kommer fra, hvordan der er #5# uparrede elektroner, i stedet for bare #4# (# 3d ^ 4 4s ^ 2 #).
• Det minimeret coulombisk afstødningsenergi # Pi_c # stabiliserer yderligere denne konfiguration. Minimeringen kommer fra at have alle uparvede elektroner i # 3d # og # 4s # (# 3d ^ 5 4s ^ 1 #), snarere end et elektronpar i # 4s # (# 3d ^ 4 4s ^ 2 #).
• Det lille nok orbital størrelse betyder, at elektrontætheden er ikke som spredt ud som det kunne være, hvilket gør det gunstigt nok for maksimal total spin for at give den mest stabile konfiguration.

Imidlertid, Wolfram 's # 5d # og # 6s # Orbitaler er større end # 3d # og # 4s # orbitaler (henholdsvis) spredes ud elektrondensiteten nok, at parringsenergien (#Pi = Pi_c + Pi_e #) er lille nok.

Jo mere elektronfordelingen er spredt, jo mindre er elektron-parafstødningen der, og dermed den lavere # Pi_c # er. Derfor er den lavere # Pi # er.

Elektronparing er således gunstig nok til Tungsten.

Der er ingen hård og hurtig regel for dette, men det er en forklaring der korrelerer med eksperimentelle data.

Svar:

Elektronkonfigurationen af krom er # Ar 3d ^ (5) 4s ^ 1 #

Forklaring:

Det typiske energiniveau diagram du ser i tekstbøger viser 4'erne under 3d er ok op til calcium.

Derefter falder 3d sub-shell under 4'erne i energi, men forskellen er meget lille. Afstødende kræfter har en tendens til at "skubbe" elektroner op i den større 4'ers kredsløb, hvor afstødning er mindre.

Det er derfor, at 4'ernes elektroner går tabt først, når elementerne i 1. overgangsserie ioniserer.

Dette forklarer også hvorfor elektronstrukturen af # Cr ^ (2 +) # er # Ar 3d ^ 4 #.

4s-elektronerne er de ydre valenselektroner, som også definerer atomradiusen.