Elektronová konfigurace atomů
Elektronová konfigurace atomů (10/10) · 8:05

Paramagnetismus a diamagnetismus Co to znamená, když je látka para- nebo diamagnetická a jak to souvisí s magnetismem? Naučíme se také jednoduché pravidlo, jak tyto dvě věci rozeznat pomocí elektronové konfigurace prvků.

Navazuje na Atomy a prvky.
Už jsme viděli, že povolené hodnoty pro spinové kvantové číslo jsou plus jedna polovina a minus jedna polovina, takže elektron může mít spin nahoru a může mít i spin dolů. A pamatujte, že spin je v uvozovkách, protože nemůžeme reálně zobrazit elektron, jak rotuje podle os. To opravdu není to, co dělá. Takže spin nazveme jako spinové kvantové číslo. Takže řekněme, že... Takže řekněme, že máme dva elektrony, a každý z našich elektronů má spin nahoru. Uvidíme, zda se mi to podaří zakreslit. Takže máme dva elektrony se spinem nahoru. Elektron je pohybující se náboj. Pohybující se náboje produkují magnetická pole. Což znamená, že elektron je vlastně malý magnet. A když máte dva elektrony s paralelními spiny, magnetická pole těchto elektronů se spojí dohromady. Tuto situaci nazýváme paramagnetismus. Tato situace zde je tedy paramagnetismus. Magnetické pole elektronů se spojilo. Když máte situaci, ve které je jeden elektron se spinem nahoru a jeden elektron se spinem dolů, magnetická pole těchto elektronů se navzájem vyruší. A tuto situaci nazýváme diamagnetismus. A dostaňme se k lepším definicím pro paramagnetismus a diamagnetismus. Posuňme se dolů. A podívejme se na definici pro paramagnetismus. Takže něco, co je paramagnetické, má jeden nebo více nespárovaných elektronů. Jako příklad si uveďme, že máme dva nespárované elektrony. Ale také můžete mít jen jeden nespárovaný elektron. Je to jako malinký magnet se svým vlastním magnetickým polem. A něco takového paramagnetického je vloženo do externího magnetického pole. Je to přitahováno externím magnetickým polem. A tím můžeme zjistit, zda je vzorek paramanetický nebo ne, použitím speciální rovnováhy, kterou zde mám. Mám zde dole nakreslený obrázek té rovnováhy. Takže řekněme, že náš paramagnetický vzorek je tento. Takže tento fialový. A ještě jsme nezapnuli magnet. A zde máme magnet. Zde je severní pól magnetu a zde je jižní pól. Než zapneme magnet, řekněme, že náš paramagnetický vzorek je v rovnovážné poloze právě zde na pravé straně. Tady je středový bod, ale my máme vše perfektně v rovnováze. A teď zapněme magnet. Zapnuli jsme magnet a linie magnetického pole jdou od severního pólu k jižnímu pólu přesně takto. A když máme paramagnetický vzorek s jedním nebo více nespárovanými elektrony, náš paramagnetický vzorek je vtáhnut do externího magnetického pole, které jsme právě zapnuli. A toto je vtaženo dovnitř. Celá tato část je tažená dolů. Nyní půjdu nahoru a překreslím to. Takže toto by bylo taženo dolů do magnetického pole a náš paramagnetický vzorek je tažen do magnetického pole. Co to udělá s naší rovnováhou? Samozřejmě to potáhne tuto stranu dolů. Takže toto se stáhne dolů a naše rovnováha bude rotovat kolem této osy. A tato část půjde nahoru. Jednoduchá fyzika. Toto závaží půjde nahoru. Jako by náš paramagnetický vzorek získal další váhu. Samozřejmě nezískal váhu, jen je vystavený síle. Je to magnetická síla, protože náš vzorek je paramagnetický. Takže tato rovnováha nám dokáže určit, jestli je něco paramagnetické nebo ne. Nyní se podívejme na definici diamagnetismu. Pro diamagnetické látky jsou všechny elektrony spárované. Takže, máme spin nahoru, máme spin dolů. Magnetická pole se navzájem vyruší. Diamagnetický vzorek nebude přitahován externím magnetickým polem. Vlastně produkuje jeho vlastní magnetické pole v opačném směru. Takže je vlastně slabě odpuzován externím magnetickým polem. Máme zde tedy dvě definice. Paramagnetické a diamagnetické. A můžeme zjistit, zda atomy nebo ionty jsou paramagnetické nebo diamagnetické, napsáním jejich elektronové konfigurace. Podívejme se na to ve zkrácené verzi periodické tabulky. Podívejme se na nějaké prvky a pojďme zjistit, zda jsou tyto prvky para- nebo diamagnetické. Začněme s heliem. Taže zde je helium. Musíme si napsat elektronovou konfiguraci pro helium. Takže to bude 1s¹ a poté 1s². Předpokládám, že už víte, jak napsat elektronovou konfiguraci. Takže máme 1s², což znamená, že máme dva elektrony v 1s orbitalu. Tady je náš 1s orbital. Máme dva elektrony a musí mít spárované spiny. Takže tyto elektrony jsou kompletně spárované, což znamená, že helium je diamagnetické. Helium je diamagnetické. Měl bych říct atomy helia. Další uděláme uhlík. Najděme uhlík. Jen změním barvy. Tady je uhlík v periodické tabulce. Když bych chtěl napsat elektronovou konfiguraci pro uhlík, bylo by to 1s². Takže já začnu s 1s². Poté máme 2s². Takže 2s². A potom máme... Jsme v 2p¹ a poté 2p². Takže 1s², 2s² a 2p² je elektronová konfigurace pro uhlík. Psané v orbitálním zápisu. Takže máme náš orbital 1s zde. A náš 2s orbital je zde. A poté máme takto tři orbitaly 2p. Přidáme elektrony. Máme šest elektronů. Takže dva do 1s orbitalu. Dáme je dovnitř. Dva do 2s orbitalu. Dáme je dovnitř. A pamatujete na Hundovo pravidlo, že? Máme dva elektrony v p orbitalu. Ale nespárujeme tyto spiny, že? Nepárujeme tyto spiny. Takže máme... Máme nespárované elektrony. Máme nespárované elektrony zde pro uhík, když je to nakreslené v orbitálním zápisu. Nespárované elektrony znamenají, že uhlík je paramagnetický. Takže uhlík je paramagnetický. Uhlíkové atomy. Další je sodík. Takže najděme sodík. Tady je sodík. Musíme napsat elektronovou konfiguraci. Takže, bude to 1s². Napišme si tady 1s². 2s² a poté máme 2p⁶. Takže 2p¹, 2p², 2p³, 2p⁴, 2p⁵, 2p⁶. Takže 2p⁶. To nás vezme do 3s orbitalu. Takže jeden elektron do 3s orbitalu. Takže 3s¹. Máme 1s², 2s², 2p⁶, 3s¹. To je elektronová konfigurace pro sodík. A udělali jsme to orbitálním zápisem. Máme 1s orbital. Tam máme dva elektrony. 2s orbital... Tam máme dva elektrony. 2p orbitaly... Máme jeden, dva, tři, čtyři, pět, šest. A poté máme 3s¹. Máme 3s¹ orbital právě zde. Jeden elektron v 3s orbitalu. Všimáme si jednoho nespárovaného elektronu. Nespárovaný elektron značí paramagnetismus. Takže sodík... Sodík je paramagnetický. Tedy sodíkové atomy. Nakonec udělejme sodíkový iont. Takže Na⁺. Sodíkový atom má stejný počet protonů a elektronů. Ale v sodíkové iontu jsme ztratili jeden elektron. Takže ztrácíme tento vnější elektron zde. Takže sodíkový iont má tuto elektronovou konfiguraci. 1s², 2s², 2p⁶. Takže jsme ztratili tento elektron. Všimněte si, že pro tento iont máme všechny elektrony spárované. Takže všechno je spárované. A všechny spárované elektrony značí, že mluvíme o diamagnetismu. Takže sodíkový atom je paramagnetický, sodík... napsal jsem to špatně... Sodíkový iont je diamagnetický. Takže je to jen o napsání vaší elektronové konfigurace a zamyšlení se nad definicí paramagnetismu a diamagnetismu.
video