elektronska konfiguracija

elektronska konfiguracija, raspored elektrona u atomu, obilježen nizom energijskih stanja koja se predočavaju raspodjelom elektrona u koncentrične »ljuske« oko atomske jezgre, kutnom količinom gibanja itd. Broj elektrona u potpunom (neutralnom) atomu odgovara atomskomu broju. Stanje pojedinog elektrona u atomu određuju četiri kvantna broja: glavni, orbitalni, magnetski i spinski kvantni broj (→ kvantna mehanika).

Glavni kvantni broj (n) označuje tzv. elektronsku ljusku i može poprimiti vrijednosti 1, 2, 3 itd. Pripadne ljuske označuju se s K, L, M itd., polazeći od ljuske najbliže jezgri.

Orbitalni kvantni broj (l) umnožen s h/2π jednak je kutnoj količini gibanja elektrona; taj broj može iznositi 0, 1, 2, 3, 4 itd., a to se označuje stanjima elektrona spdfg itd. Najveći orbitalni kvantni broj u pojedinoj ljusci uvijek je manji od glavnog kvantnog broja tj. može iznositi l ≤ n – 1. Za označivanje normalnih stanja atoma i iona poznatih elemenata (ukupno gotovo 6000 stanja) dovoljno je prvih sedam glavnih i prva četiri orbitalna kvantna broja.

Magnetski kvantni broj (m) označuje kvantiziranu orijentaciju putanje elektrona u magnetskome polju a može iznositi m = – l,…, 0,…, l.

Spinski kvantni broj (ms) za elektron može poprimiti samo vrijednosti +1/2 ili −1/2.

Prema Paulijevu načelu isključenja istih stanja elektrona u određenom stanju glavnoga, orbitalnoga, magnetskoga i spinskoga kvantnog broja u jednom atomu može biti samo jedan elektron.

Podljuska atoma s orbitalnim kvantnim brojem l može biti popunjena s 2l + 1 elektrona kojima su različite vrijednosti magnetskoga kvantnog broja m a za svaki magnetski kvantni broj postoje dva spinska stanja, tj. u podljusci l ukupno može biti 2(2l + 1) elektrona. Elektronska ljuska n sadržava sve podljuske l = 0, 1, 2, … n – 1, pa maksimalni broj elektrona u jednoj ljusci iznosi 2 (2 · 0 + 1) + 2 (2 · 1 + 1) + … + 2 [ 2 · ( n – 1 ) + 1] = 2n². Elektronska konfiguracija pojedinog atoma označuje se stanjima (n i l) i brojem elektrona. Osnovno stanje vodika je 1s (n = 1, l = 0); helija 1s², litija 1s², 2s, kisika 1s², 2s², 2p4 itd. Kemijska svojstva atoma ovise u najvećoj mjeri o vanjskoj elektronskoj ljusci. Elementi s popunjenim ljuskama ili podljuskama ne pokazuju afinitet prema drugim elementima (plemeniti plinovi). Proučavanje elektronskih konfiguracija elemenata pokazuje da se elektronske ljuske pune redom samo do argona (elektronska konfiguracij je 1s², 2s², 2p6, 3s², 3p6); dalje se ne nastavlja popunjavanje (3d) podljuske, već započinje popunjavanje ljuske 4. Razlog je u tome što se uvijek popunjava najniže energijsko stanje, a podljuske s velikim orbitalnim momentima (2, 3,…) u srednjim i teškim elementima često imaju višu energiju od podljusaka s malim l (0 ili 1) u idućoj višoj ljuski. Kako je vanjska ljuska popunjena do neke podljuske, a idući redom u periodnom sustavu popunjava se prethodna elektronska ljuska, elementi u takvu nizu (lantanidi, aktinidi) imaju vrlo slična kemijska svojstva (→ periodni sustav elemenata). Atomi u uzbuđenim stanjima imaju različitu elektronsku konfiguraciju od atoma u osnovnom stanju. Prijelazi iz jedne u drugu elektronsku konfiguraciju obavljaju se uz emisiju fotona svjetlosti, u sudarima itd. (→ emisija; spektar)

Citiranje:
elektronska konfiguracija. Hrvatska enciklopedija, mrežno izdanje. Leksikografski zavod Miroslav Krleža, 2020. Pristupljeno 20. 10. 2020. <http://www.enciklopedija.hr/Natuknica.aspx?ID=17652>.