Kromin orbitaalit

Koulussa opetetaan, että elektronit pyrkivät asettumaan ytimen ympärille mahdollisimman vähäiseen energiatilaan, ja että 4s-kuorella on pienempi energiataso kuin 3d-kuorella. Taulukkokirjan mukaan kromiatomilla alkaa kuitenkin täyttyä 3d-kuori, ennen kuin 4s on täynnä (sen rakenne on siis 3d5 4s1). Miksi näin?

Olet oppinut aivan oikein energiaminimin perussäännön joka pätee niin kemiallisiin reaktioihin kuin elektronien asettumiseen orbitaaleille. Toisin sanoen tila, jossa orbitaalit ovat täynnä, tuovat atomille vähäisen energian tilan. Vähäisen energian tilan tuovat myös puoliksi täydet orbitaalit, eli kaikissa orbitaalin “kopeissa” on yksi elektroni saman suuntaisin spinnein.

Kromikaan ei tee tässä poikkeusta, vaikka ensisilmäyksellä voisi luulla toisin. Teoriassa kromin uloimpien orbitaalien järjestys pitäisi olla 3d4 4s2. Kuitenkin d-orbitaalin puoliksi täyttynyt tila on ainoastaan yhden elektronin päässä. Puoliksi täydessä tilassa se pääsisi vieläkin pienempään energiaan kuin tämä teoreettinen järjestys toisi. Siksi 4s-orbitaalilta hyppää yksi elektroni 3d-orbitaalille. Kromin puoliksi täyttyneet uloimmat orbitaalit on esitetty kuvassa.

Ennen kromia olevassa vanadiinissa tätä ilmiötä ei tapahdu. Puoliksi täyttynyt tila on kahden elektronin päässä, jota vanadiini ei voi saavuttaa elektroneja siirtämällä. Vanadiini pysyy Hundin säännön mukaisesti tilassa 3d3 4s2.


Jaa:Facebooktwitterpinterestlinkedinmail