איך נראית התצורה האלקטרונית של אשלגן? על מנת לענות על שאלה זו, הבה נבחן את מבנה האטום, כמו גם את הכללים להתפלגות האלקטרונים לפי רמות ותתי משנה.
מכניקה קוואנטית
התצורה האלקטרונית של אשלגן מתוארתעל ידי משוואת שרדינגר. הוא מחבר את האנרגיה הפוטנציאלית של אינטראקציה בין הגרעין לאלקטרונים, כמו גם את גודל הדחייה בין חלקיקים במטען שווה. מכניקת הקוונטים משתמשת בפוסטולטים של משוואה זו, ומסבירה שלכל רמת אנרגיה יש מאגר אנרגיה מסוים.
אטומי רב-אלקטרונים
התצורה האלקטרונית של אשלגן מוקלטת עםתוך התחשבות בעקרון ההדרה של פאולי. בהתחשב במוזרויות הטבע הגלים של האלקטרונים, הוא הציע שכל חלקיק שלילי ממוקם ב"מסלול ", כלומר יש לו קיום מרחבי מסוים. באשר לאטום האלקטרונים הרבים, שאליו שייך האשלגן, לא יכולים להיות יותר משני אלקטרונים בכל מסלול. כתוצאה מכך זוהו ארבעה מספרים קוונטיים המאפיינים את מצב האלקטרון בפרק הזמן הנחשב.
שלטון קלצ'קובסקי
התצורה האלקטרונית של אשלגן נערכה בתאריךבהתבסס על הכלל שהפיק קלקובסקי. הבה נבחן זאת ביתר פירוט. תלוי באיזה מסלול האלקטרונים נמצאים, יש להם כמות מסוימת של אנרגיה. ראשית מגיע חלוקת החלקיקים עם מאגר אנרגיה קטן יותר.
המספר הקוונטי העיקרי המתאים למספר התקופה משמש כמאפיין האנרגיה העיקרי לאלקטרון.
באטום האלקטרונים הרבים, לא רקמשיכה לגרעין האלקטרונים, אך גם דחייה ביניהם. עם עלייה בסיבוב הכולל של החלקיקים, אנרגיית מעטפת האלקטרונים פוחתת, ומספר האלקטרונים עם אותו כיוון של רגעי התנועה שלהם גדל. תלות זו בכימיה קוונטית נקראת הכלל של הונד.
בהתבסס על שני הכללים הללו,תצורה אלקטרונית של אטום האשלגן. הספקטרום האטומי מאפשר לקבוע את מצב הקרקע של האלקטרונים, כלומר לזהות את אותם חלקיקים שיש להם עתודת אנרגיה מינימלית.
המהות של בניית נוסחה אלקטרונית לאטום אשלגן רב-אלקטרוני היא פשוטה למדי: על המערכת האלקטרונית להיות בעלת אנרגיה מינימלית ולעמוד בעקרון ההדרה של פאולי.
דוגמאות להתפלגות אלקטרונים לפי רמות אנרגיה
לפני ששוקלים מה האלקטרוניתצורת יון האשלגן, ניתן דוגמאות פשוטות. באטום מימן הגרעין מכיל פרוטון חיובי אחד. אלקטרון אחד מסתובב סביב הגרעין במסלול. במצב הקרקע, הנוסחה האלקטרונית של מימן יש את הצורה הבאה: 1s. הבה נבחן את התכונות של כיוון הסיבוב של אלקטרון זה. על פי הכלל של הונד, זה בקו כיווני עם הסיבוב של הגרעין.
עבור הליום, בעל המספר הסידורי השני בטבלת היסודות, שני אלקטרונים ממוקמים באותו מסלול. לכל אחד מהם יש חצי סיבוב, יש כיוון סיבוב אחר.
לאלמנטים של רמת האנרגיה השנייה שני קונכיות, שלכל אחת מהן אספקת אנרגיה משלה.
אשלגן הוא אלמנט מהתקופה הרביעית של מערכת היסודות, ולכן יש לו ארבע רמות אלקטרוניות, שכל אחת מהן מכילה סוגים שונים של רמת משנה.
במצב הרגיל, האטום של מתכת אלקלית זו הוא בתצורה הבאה: 1s22s22p63s23p64s1.
התצורה האלקטרונית של יון האשלגן שונהמהאטום. ברמת האנרגיה החיצונית של המתכת, יש אלקטרון ערכיות אחד. מכיוון שאשלגן מציג תכונות מפחיתות, במהלך אינטראקציות עם אטומים אחרים הוא מוותר על אלקטרון ערכיות, הופך ליון (קטיון) חיובי עם התצורה האלקטרונית הבאה: 1s22s22p63s23p64s0.
מסקנה
לכל יסוד כימיהממוקם בטבלה המחזורית, ניתן ליצור תצורות אלקטרוניות חמושות בכלל הונד, בעקרון ההדרה של פאולי ובנוסחת קלצ'קובסקי. בנוסף לתצורות האלקטרוניות של אטומים בכימיה אנאורגנית, נוצרות גם נוסחאות הקטיונים והאיונים שנוצרו כתוצאה מאינטראקציות כימיות.
