การจัดเรียงอิเล็คตรอน

การจัดเรียงอิเล็คตรอน

เลขควอนตัม

1.ระดับพลังงานหลัก

เป็นระดับพลังงานชั้นใหญ่ๆ ของอิเล็กตรอน ระดับพลังงานชั้นในสุดหรือระดับพลังงานที่ n=1 จะมีอิเล็กตรอนได้มากที่สุด 2 ตัว ระดับชั้นถัดมา 2,3,4จะมีได้มากที่สุด 8,18 และ 32 ตามลำดับ โดยระดับพลังงานที่มากกว่า 4 ขึ้นไปก็จะมีได้มากที่สุดเพียง 32 ตัวเท่านั้น

2.ระดับพลังงานย่อย

ระดับพลังงานย่อย อีกชื่อหนึ่งคือ ออร์บิทัล (Orbital) เป็นระดับพลังงานย่อยที่อยู่ในแต่ละระดับพลังงานใหญ่ โดยระดับพลังงานย่อยจะมี 4 ประเภทใหญ่ คือ s,p,d และ f และแต่ละชนิดก็จะมีรูปร่างต่างกันอีก ดังตาราง

ระดับพลังงานหลัก	ชนิดของออร์บิทัลที่มีได้
1	s
2	s p
3	s p d
4	s p d f
5	s p d f g*

ออร์บิทัล g ยังไม่มีการค้นพบ เนื่องจากในการจัดเรียงอิเล็กตรอน จะมีการซ้อนเหลื่อมกัน

ของแต่ละออร์บิทัลที่ต่างชั้นระดับพลังงานหลักกัน ทำให้ในการจัดเรียงอิเล็กตรอนแทนที่จะออกมาเป็นดังนี้

1s 2s 2p 3s 3p 3d 4s 4p 4d 4f 5s 5p 5d 5f 5g 6s...

กลับกลายเป็น 1s 2s 2p 3s 3p 4s 3d 4p 5s 4d 5p 6s ... ทำให้ธาตุที่ค้นพบปัจจุบันนี้ยังไม่มีจำนวนอิเล็กตรอนที่มากพอจะถึงชั้น g

เพิ่มเติม ออร์บิทัลเหล่านี้ เมื่อดูจากตารางธาตุ จะพบว่าธาตุในตารางธาตุมีการจัดเรียงเวเลนซ์อิเล็กตรอนตามออร์บิทัลด้วย โดยธาตุ 2 หมู่ซ้ายสุด จะอยู่ในออร์บิทัล s หมู่ IIIA - VIIIA จะอยู่ในออร์บิทัล p ธาตุแทรนซิชันชั้นในทั้งหมดอยู่ในออร์บิทัล d และอนุกรมแลนทาไนด์-แอกทิไนด์ อยู่ในออร์บิทัล f

3.เลขควอนตัมแม่เหล็ก

การเคลื่อนที่ของอิเล็กตรอนรอบนิวเคลียสเหมือนกระแสไฟฟ้า (กระแสอิเล็กตรอน) วิ่งเป็นวงซึ่งจะทำให้เกิดสนามแม่เหล็กเหนี่ยวนำขึ้น ดังนั้นอิเล็กตรอนที่อยู่ในอะตอมจะมีสมบัติของความเป็นแม่เหล็กและมีพลังงานเป็นชุดๆ โดยแต่ละชุดจะมีพลังงานเท่ากันแต่จะมีพลังงานแตกต่างกัน ถ้าอยู่ในสนามแม่เหล็กภายนอก

ml ขึ้นกับค่า l โดยจะมีค่าระหว่างๅ l และ -l เช่น

l=o (s) ml มีได้ 1 ค่า คือ 0

l=1 (p) ml มีได้ (2 x 1) + 1 = 3 ค่า คือ +1, 0,-1

l=2 (d) ml มีได้ (2 x 2) + 1 = 3 ค่า คือ +2, +1, 0,-1, -2

l=3 (f) ml มีได้ (2 x 3) + 1 = 3 ค่า คือ +3, +2, +1, 0,-1, -2,-3

เมื่อ l ค่าเดียวกัน ระดับพลังงานของ ml จะแตกต่างกันในสนามแม่เหล็กภายนอก ตัวอย่างเช่น l = 1 (p) ml มีค่าได้ 3 ค่า คือ +1, 0,-1

ในสนามแม่เหล็กภายนอกระดับพลังงานจะแตกต่างกัน และมีค่าเรียงกันจากน้อยไปมากดังนี้ +1, 0, -1

4.เลขควอนตัมสปิน

เกี่ยวข้องกับโมเมนตัมเชิงมุมภายในของอิเล็กตรอน เนื่องจากอิเล็กตรอนมีสปิน หรือการหมุนรอบแกนตัวเอง อิเล็กตรอนซึ่งเป็นอนุภาคที่มีประจุไฟฟ้าหมุนรอบแกนตัวเอง อิเล็กตรอนก็จะเหมือนแท่งแม่เหล็กเล็กๆ เมื่ออยู่ในสนามแม่เหล็กภายนอกจะมีการจัดตัวเป็นสองแบบที่ต่างกัน คือ สปินขึ้น (spin up) และสปินลง (spin down) จึงทำให้ ms มีค่าได้ 2 ค่า คือ +1/2 และ -1/2

อิเล็กตรอนแต่ละตัวจะมีเลขควอนตัมทั้งสี่ชนิดนี้เป็นชุดหนึ่งชุดใดโดยเฉพาะที่ไม่ซ้ำกัน เลขควอนตัมแต่ละชุดนั้นจะตรงกับฟังก์ชันคลื่นของอิเล็กตรอน ซึ่งเป็นสิ่งกำหนดสถานะและพลังงานของอิเล็กตรอนแต่ละตัว

ตารางแสดงเลขควอนตัมของอิเล็กตรอน ในระดับ n = 1 และ n = 2