การจัดเรียงอิเล็กตรอน คืออะไร

การจัดเรียงอิเล็กตรอนเป็นการเรียงลำดับตำแหน่งของอิเล็กตรอนในเอกลอนที่จัดกันอย่างเรียบร้อย โดยการจัดเรียงนี้จะมีเป้าหมายเพื่อให้เรียงลำดับตำแหน่งของอิเล็กตรอนให้สอดคล้องกับกฎของเปอร์รีตาห์ ซึ่งเป็นกลไกหลักในการอธิบายความเสียงและแสงที่เกี่ยวข้องกับอิเล็กตรอนในอัตรามวลประจุของอิเล็กตรอน

การจัดเรียงอิเล็กตรอนนั้นเกิดขึ้นในเอกลอนที่นิวเฮเลนด์ได้กล่าวไว้ว่าอิเล็กตรอนจะเป็นกลุ่มหรือแถวที่เรียงลำดับตัวของอิเล็กตรอนโดยมีการเรียงลำดับตามสถานะการเคลื่อนที่ของอิเล็กตรอน โดยแบ่งการเคลื่อนที่ของอิเล็กตรอนออกเป็นสามหมู่คือ s, p, และ d

  • S shell: เป็นเอกลองเบอร์ที่ 1 ในการจัดเรียงอิเล็กตรอน แทนที่จำนวนสูงสุดของอิเล็กตรอนในลองที่สามารถรับได้คือ 2 อิเล็กตรอน
  • P shell: เป็นเอกลองเบอร์ที่ 2 ในการจัดเรียงอิเล็กตรอน แทนที่จำนวนสูงสุดของอิเล็กตรอนในลองที่สามารถรับได้คือ 6 อิเล็กตรอน
  • D shell: เป็นเอกลองเบอร์ที่ 3 ในการจัดเรียงอิเล็กตรอน แทนที่จำนวนสูงสุดของอิเล็กตรอนในลองที่สามารถรับได้คือ 10 อิเล็กตรอน

อย่างไรก็ตาม การจัดเรียงอิเล็กตรอนไม่ได้เรียงลำดับตามหมายเลขอลากเตรียม แต่อิเล็กตรอนจะจัดเรียงตามกฎของเปอร์รีตาห์ดังนี้:

  1. กฎข้อันแรก (กฎออคตาฟ์): ในสถานะในแต่ละแกน (s, p, d) จะต้องมีจำนวนอิเล็กตรอนที่น้อยที่สุดก่อน
  2. กฎข้อสอง (กฎคอลัมบ์): ในสถานะที่มีจำนวนอิเล็กตรอนเท่ากัน จะต้องเรียงลำดับตามลักษณะของพลศาสตร์ของอิเล็กตรอนที่ซับซ้อนมากกว่าก่อน

นอกจากนี้ ทางผู้ได้พบว่าการจัดเรียงอิเล็กตรอนเป็นรูปแบบเฉพาะที่มีลำดับที่เกี่ยวข้องกับอองลอคเล็กสุด (configuration) ของอิเล็กตรอน อองลอคหมายถึงการกำหนดตำแหน่งของอิเล็กตรอนในแนวแกนหมุนที่สามมิติ (x, y, z) โดยเราใช้ตัวอักษร s, p, d, f แทนการเรียงลำดับของหมอกหุ่นในลักษณะพลวัต (shape) ของอองลอค ซึ่งมีความหมายทางฟิสิกส์อยู่

  • S shell: configuration แบบเรียงพลวัตเป็นลักษณะกลมบนแผนดิบ (spherical)
  • P shell: configuration แบบเรียงพลวัตเป็นลักษณะคล้ายหัวข้อตบแบบถี่ยักษ์ (dumbbell)
  • D shell: configuration แบบเรียงพลวัตเป็นลักษณะทรงกระบอบ หรือทรงผีเสื้อ
  • F shell: configuration แบบเรียงพลวัตเป็นลักษณะทรงบัตเตอร์หลายรูป

อย่างไรก็ตาม การจัดเรียงอิเล็กตรอนในลำดับตามกฎของเปอร์รีตาห์จะช่วยให้สามารถอธิบายและทำนายคุณสมบัติต่างๆ ของอิเล็กตรอนและสารได้ในอนาคต