Was ist die Elektronenkonfiguration von Chrom?

Die Elektronenkonfiguration für chrom ist NICHT #1s^2 2s^2 2p^6 3s^2 3p^6 3d^4 4s^2#, Aber #color(blue)(1s^2 2s^2 2p^6 3s^2 3p^6 3d^5 4s^1)#.

Interessanterweise ist Wolfram stabiler mit einer Elektronenanordnung von #[Xe]4f^14 5d^4 6s^2#.

Leider gibt es keine einfache Möglichkeit, diese Abweichungen in der idealen Reihenfolge für jedes Element zu erklären.


Erklären Chrom's Elektronenkonfiguration könnten wir vorstellen:

  • Die Energie austauschen #Pi_e# (Ein stabilisierender quantenmechanischer Faktor, der direkt proportional zur Anzahl der Elektronenpaare in derselben Unterschale oder sehr energienahen Unterschalen mit parallelen Spins ist.)
  • Die coulombische Abstoßungsenergie #Pi_c# (ein destabilisierender Faktor, der umgekehrt proportional zur Anzahl der Elektronenpaare ist)
  • Diese kombinieren sich zu einem Overall Paarung von Energie #Pi = Pi_c + Pi_e#.

Ersteres stabilisiert sich und Letzteres destabilisiert sich, wie unten gezeigt (angenommen, Konfiguration 2 ist bei der Paarung von Energie #Pi = 0#):

Inorganic Chemistry, Miessler et al., Pg. 27

Eine Erklärung für Chromium lautet also:

  • Die maximiert Energie austauschen #Pi_e# stabilisiert diese Konfiguration (#3d^5 4s^1#). Die Maximierung kommt von, wie dort sind #5# ungepaarte Elektronen statt nur #4# (#3d^4 4s^2#).
  • Die minimiert coulombische Abstoßungsenergie #Pi_c# stabilisiert diese Konfiguration weiter. Die Minimierung ergibt sich aus dem Vorhandensein aller ungepaarten Elektronen in der #3d# und #4s# (#3d^5 4s^1#) statt eines Elektronenpaares in der #4s# (#3d^4 4s^2#).
  • Die klein genug Orbitalgröße bedeutet, dass die Elektronendichte ist nicht so ausgebreitet wie es könnte be, was es günstig macht genug für eine maximale Gesamtdrehzahl, um die stabilste Konfiguration zu erhalten.

Aber, Wolfram's #5d# und #6s# Orbitale sind größer als die #3d# und #4s# Orbitale (bzw.) streuen die Elektronendichte so weit, dass die Paarenergie (#Pi = Pi_c + Pi_e#) ist klein genug.

Je weiter sich die Elektronenverteilung ausbreitet, desto geringer ist die Abstoßung der Elektronenpaare und desto geringer ist sie #Pi_c# ist. Daher ist die niedrigere #Pi# ist.

Daher ist die Elektronenpaarung günstig genug für Wolfram.

Es gibt keine feste Regel dafür, aber das ist eine Erklärung, die mit experimentellen Daten korreliert.

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