Hat die 3. Hauptschale (M-Schale) die 5d-Orbitale?
Hallo,
die ersten 5d-Orbitale stehen doch erst ab Periode 4 zur Verfügung oder? Und diese werden dann 3d genannt? Die Nebengruppen / Übergangselemente starten ja erst ab Periode 4. Aus diesem Grund verwirrt mich der Name 3d (warum nicht 4d)?
Viele Grüße!
2 Antworten
Die 3d-Orbitale werden zwar in den neutralen Atomen erst nach den 4s-Orbitalen besetzt (und vor den 4p), aber sie gehören trotzdem strukturell zur dritten und nicht zur vierten Schale. Das sieht man an vielen meßbaren Eigenschaften, von denen ich hier nur zwei herausgreife:
Das Aufbauprinzip für neutrale Atome schreibt (näherungsweise) vor, daß die 3d-Orbitale nach den 4s drankommen. Bei Dikationen (oder noch höher geladenen Teilchen) ist das aber nicht so. Solche Teilchen kann man ja leicht herstellen, indem man den Atomen Elektronen rauskickt (Plasma). Und dabei beobachtet man fürs Ar²⁺ eine […]3p⁴-Besetzung, fürs K²⁺ […]3p⁵, Ca²⁺ […]3p⁶, Sc²⁺ […]3p⁶3d¹, Ti²⁺ […]3d² etc.
Beim Wasserstoffatom hängt die Energie in erster und zweiter Näherung nur von der Schale ab — es gibt also eine Energie fürs 1s (das ist der Grundzustand), eine andere für 2s und 2p (der Unterschied zwischen den beiden ist meßbar, aber winzig), eine dritte für 3s, 3p und 3d, eine vierte für 4s, 4p, 4d und 4f und so weiter.
Eigentlich sind es also die neutralen Atome, die aus der Reihe tanzen und das 3d energetisch so behandeln, als ob es in der vierten Schale läge.
Man sollte Schale und Periode scharf auseinanderhalten. Es gibt auch keine Haupt- oder Nebenschalen, wohl aber sog. "Unterschalen", womit man die Orbitale des selben Typs in einer Schale meint.
Die dritte Schale enthält 3d-Orbitale, die vierte Schale 4d-Orbitale, die fünfte Schale 5d-Orbitale.
Eine Periode bedeutet das erste Befüllen einer neuen Schale. In der 4. Periode werden zuerst (bei K und Ca) Elektronen in das 4s-Orbital gefüllt. Danach aber weitere in die 3d-Orbitale, oder die 3d-Unterschale. Man sollte das nicht verquicken. Es sind 3d-Orbitale, nicht eigentlich was anderes, nur weil sie in der 4. Periode befüllt werden.
Die 4f-Orbitale werden übrigens in der 6. Periode gefüllt. Für die 5g-Orbitale hat man noch keine passenden Kerne basteln können.