Какво представлява принципът на Aufbau?

Принципът на Aufbau, известен също като „правилото на триона“, е много полезна система, която ни позволява да предвидим електронната конфигурация на даден елемент. Думата Aufbau идва от немския глагол, означаващ „изграждам“ и всъщност целта на този принцип е „да помогне за изграждането на атома“.

Този принцип ще ни научи на поредица от инструкции, които имат отношение към местоположението на електроните в орбиталите на атома.

Характеристики на този принцип

• Стабилните атоми имат толкова електрони, колкото протони в ядрото. Електроните се събират около ядрото в квантови орбитали, следвайки четири основни правила, наречени принцип на Ауфбау.
• Няма два електрона в атома, които да споделят едни и същи четири квантови числа n, l, m и s.
• Електроните първо ще заемат орбиталите на най-ниското енергийно ниво.
• Електроните ще запълнят орбитала със същото число на въртене, докато орбиталата се запълни. Това се случва преди да започне да се запълва с противоположния номер на завъртане.
• Ще можем да достигнем и до подчерупките, чиито форми зависят от азимуталното квантово число и магнитното число m.
• Няма два електрона в атома, които да споделят едни и същи четири квантови числа n, l, m и s.

4-те квантови числа

• Главното квантово число (n) описва размера на една орбитала и до голяма степен определя нейната енергия (Средното разстояние на един електрон от ядрото. Това може да приема само положителни стойности.

• Ъгловият момент или азимуталното квантово число (l) определя формата на орбиталите. Всяко основно число (n) ще има нива и поднива, но всяка от тези орбитали ще поддържа едно и също квантово число. На всяка стойност (l) се присвояват номера, за да се избегне объркване.

• Магнитното квантово число (m) описва посоката на орбиталното движение на електрона в пространството и обозначава броя на орбиталите, съдържащи се във всяко подниво.

• Броят на завъртанията или завъртанията на електрона (ите). Неговите орбитали са представени в сферична форма, това число ще има стойности -1/2 и +1/2, които показват възможните завъртания на електрона по собствената му ос.

Как да приложим принципа на Aufbau?

1. Напишете колона от s орбитали от 1 до 8.
2. Напишете втора колона за p орбиталите, започвайки от n = 2. (1p не е орбитална комбинация, разрешена от квантовата механика.)
3. Напишете колона за d орбиталите, започвайки от n = 3.
4. Напишете последна колона за 4f и 5f. Няма елементи, които се нуждаят от черупка 6f или 7f за запълване.
5. Прочетете таблицата, като прокарате диагоналите от 1. Графиката показва тази таблица, а стрелките показват пътя, по който да вървите. След като вече знаем реда на орбиталите за запълване, просто трябва да запомним размера на всяка орбитала.

S орбиталите имат възможна стойност m за задържане на два електрона.
P орбиталите имат три възможни стойности на m за задържане на шест електрона.
D орбиталите имат пет възможни стойности на m за задържане на 10 електрона.
F орбиталите имат седем възможни стойности на m за задържане на 14 електрона.
Това е всичко, от което се нуждаете, за да определите електронната конфигурация на стабилен атом на елемент.

Например, нека вземем елемента азот, който има седем протона и следователно седем електрона.

Първата орбитала за запълване е 1s орбитала. Една s орбитала съдържа два електрона, така че остават пет електрона.

Следващата орбитала е 2s орбитала и съдържа следващите две. Последните три електрона ще отидат до 2p орбитала, която може да побере до шест електрона.

Източници

Принципът на Aufbau (видео) . Кан Академия. Достъпно на https://es.khanacademy.org/science/chemistry/electronic-structure-of-atoms/electron-configurations-jay-sal/v/the-aufbau-principle  González, A. Aufbau princip. доживотен затворник. Налично на https://www.lifeder.com/principio-aufbau/ .