Frage von tigeress4ever, 37

Hallo Kann mir jemand erklären wieso bei der Elektronenkonfiguration von Zirkonium und Molybdän sich das 5s-Orbital ändert?

Zirkonium ist doch [Kr] 5s^2 4d^2.. Ok, macht auch Sinn. Wieso ist denn dann Molybdän [Kr] 5s^1 4d^5?

wenn man danach im PSE weiterläuft, gehts iwie auch mit 5s^1 weiter bis Silber...

Verwirrt mich sehr! Hoffe hier auf hilfreiche Antworten :)

Vielen Dank im Voraus.

Antwort
von ReyGrace, 27

Einfach mal durchlesen https://de.wikipedia.org/wiki/Metallocene und http://ruby.chemie.uni-freiburg.de/Vorlesung/metalle_8_1.html sogrob kann man das nicht erklären!

Kommentar von ReyGrace ,

Da PhotonX die Antwort so ok gegeben hat ist das hier noch etwas besser beschrieben (Zum Verständniss der regeln!) ich hätte es nicht so zusammenfassen können wie er xD

Kommentar von tigeress4ever ,

Ok. Da steht, dass nach den p-Orbitalen erst die s-Orbitale aufgefüllt werden und danach werden die 10 Plätze auf den d-Orbitalen besetzt. 

Werden sie aber im Fall von Molybdän mit [Kr] 5s^1 4d^5 nicht. 

Kommentar von ThomasJNewton ,

s, p, oder d sagt aber nichts ohne Angabe der Schale.

Nach den p-Orbitalen (bis zum Edelgas) wird eine neue Schale mit s angefangen, danach werden die "vergessenen" Orbitale nachgeholt, die f-Orbitale der - dann - drittäußersten oder die d-Orbitale der  - dann - zweitäußersten Schale.

Antwort
von PhotonX, 27

Mit 4d^5 ist das 4d-Orbital halbvoll, was offenbar energetisch günstiger ist als ein volles 5s-Orbital. Siehe auch https://de.wikipedia.org/wiki/Elektronenkonfiguration#Auff.C3.BCllen\_der\_Schal... Das sind alles halbempirische Merkregeln, die tatsächliche Elektronenkonfiguration stellt sich nach den Gesetzen der Quantenmechanik ein.

Kommentar von tigeress4ever ,

und wie schauts dann mit Niob aus? 
es ist genau zwischen Zr und Mo und hat die Elektronenkonfiguration [Kr] 4d4 5s.

da ist das d-Orbital nicht halbvoll mit 4 Elektronen.

Kommentar von PhotonX ,

Du, versuche nicht etwas zu verstehen, was auf diese Art nicht zu verstehen ist. Es gibt die Quantenmechanik und die Schrödingergleichung, es gibt den Hamiltonian eines Wasserstoffatoms, den man gern für Vielelektronenatome missbraucht, und es gibt das Problem, dass die Schrödingergleichung nur für die Elektronenkonfiguration des Wasserstoffs selbst exakt lösbar ist und schon ab Helium genähert werden muss.

Dann gibt es eine Sammlung von empirischen Faustregeln, die für niedrige Schalen sehr gut funktionieren und für höhere immer schlechter. Wenn du etwas verstehen möchtest, dann fange mit den Grundlagen der Quantenmechanik an, die Faustregeln aus der Chemie kann man leider nur zur Kenntnis nehmen und (in ihrem Gültigkeitsbereich - also bei den von dir angeführten Ausnahmefällen gerade nicht) anwenden.

Kommentar von ThomasJNewton ,

Es gibt ja insgesamt 5 d-Orbiltale, von denen jedes 2 Elektronen aufnehmen kann.

Und wenn alle 5 entweder einfach oder doppelt besetzt sind, ist dies ein relativ stabiler Zustand.
Wenn sie alle leer sind, natürlich auch.

Insgesamt sind die Energieunterschiede aber recht gering, auch die zwischen 5s- und 4d-Orbitalen.
Weil die Unterschiede so gering sind, widerstreiten die Regeln, und es bilden sich scheinbare Ausnahmen:
Ausnahmen eben zu vereinfachten Regeln.

So haben Cr, Mo Cu, Ag und Au nur ein s-Elektron in der äußersten Schale, weil die d-Orbitale der drunterliegenden Schale dann halb- oder vollbetzt sind, mit 5 bzw. 10 Elektronen.
W aber nicht, obwohl es Mo sehr ähnlich ist.

Das kann dir (bis auf Wolfram) jeder Chemiker erklären, aber berechnen kann das wohl kaum einer, und kaum einer würde es vermuten, wenn er es nicht wüsste.

Niob ist wohl ein noch besonders besonderer Sonderfall.
Wusste ich auch nicht, und V und Ta verhalten sich normal.

Du solltest nicht jedes Element einzeln hinterfragen, sondern dir einfach merken, dass es Ausnahmen gibt, etliche, und Palladium ist ja noch krasser, [Kr] 4d¹⁰ 5s⁰.

Du solltest dich eher damit beschäftigen, dass die Reihenfolge nicht in Stein gemeißelt ist, sondern auch von der (Kern-)Ladung abhängt.

Spätestens bei Zn, Cd und Hg hat sich die energetische Reihenfolge komplett geändert, und die d-Elektronen werden unangreifbar.
So tritt Zn maximal 2wertig auf, und es werden die s-Elektronen abgegeben.

Und das bleibt bei den folgenden "Hauptgruppen"Elementen so, nur die s- und p-Elektronen der äußersten Schale sind Valenzelektronen.

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