Was ist das Aufbauprinzip?

Das Aufbauprinzip, auch als »Sägeregel« bekannt, ist ein sehr nützliches System, mit dem wir die elektronische Konfiguration eines Elements vorhersagen können. Das Wort Aufbau kommt von dem deutschen Verb und bedeutet „aufbauen“, und tatsächlich ist das Ziel dieses Prinzips, „das Atom aufzubauen helfen“.

Dieses Prinzip lehrt uns eine Reihe von Anweisungen, die mit der Position der Elektronen in den Orbitalen eines Atoms zu tun haben.

Merkmale dieses Prinzips

• Stabile Atome haben so viele Elektronen wie Protonen im Kern. Elektronen sammeln sich in Quantenorbitalen um den Kern herum und folgen dabei vier Grundregeln, die als Aufbauprinzip bezeichnet werden.
• Keine zwei Elektronen im Atom teilen die gleichen vier Quantenzahlen n, l, m und s.
• Die Elektronen werden zuerst die Orbitale des niedrigsten Energieniveaus besetzen.
• Elektronen füllen ein Orbital mit der gleichen Spinzahl, bis das Orbital gefüllt ist. Dies geschieht, bevor es beginnt, sich mit der entgegengesetzten Spin-Zahl zu füllen.
• Wir werden auch die Unterschalen erreichen können, deren Formen von der azimutalen Quantenzahl und der magnetischen Zahl m abhängen.
• Keine zwei Elektronen im Atom teilen die gleichen vier Quantenzahlen n, l, m und s.

Die 4 Quantenzahlen

• Die Hauptquantenzahl (n) beschreibt die Größe eines Orbitals und bestimmt maßgeblich dessen Energie (Der durchschnittliche Abstand eines Elektrons vom Kern. Diese kann nur positive Werte annehmen.

• Der Drehimpuls oder die azimutale Quantenzahl (l) bestimmt die Form der Orbitale. Jede Hauptzahl (n) hat Ebenen und Unterebenen, jedoch behält jedes dieser Orbitale die gleiche Quantenzahl bei. Jedem Wert (l) sind Zahlen zugeordnet, um Verwirrung zu vermeiden.

• Die magnetische Quantenzahl (m) beschreibt die Richtung der Orbitalbewegung des Elektrons im Raum und bezeichnet die Anzahl der in jeder Unterebene enthaltenen Orbitale.

• Die Anzahl der Spins oder Spins des Elektrons (der Elektronen). Seine Orbitale werden in Kugelform dargestellt, diese Zahl hat die Werte -1/2 und +1/2, die die möglichen Spins des Elektrons um seine eigene Achse zeigen.

Wie wendet man das Aufbauprinzip an?

1. Schreiben Sie eine Spalte mit s-Orbitalen von 1 bis 8.
2. Schreiben Sie eine zweite Spalte für die p-Orbitale beginnend bei n = 2. (1p ist keine von der Quantenmechanik erlaubte Orbitalkombination.)
3. Schreiben Sie eine Spalte für die d-Orbitale beginnend bei n = 3.
4. Schreiben Sie eine letzte Spalte für 4f und 5f. Es gibt keine Gegenstände, die eine 6f- oder 7f- Schale zum Füllen benötigen.
5. Lesen Sie die Tabelle, indem Sie die Diagonalen von 1 aus durchlaufen. Die Grafik zeigt diese Tabelle und die Pfeile zeigen den Weg. Jetzt, da wir die Reihenfolge der zu füllenden Orbitale kennen, müssen wir uns nur noch die Größe jedes Orbitals merken.

S-Orbitale haben einen möglichen Wert von m, um zwei Elektronen zu halten.
P-Orbitale haben drei mögliche Werte von m, um sechs Elektronen zu halten.
D-Orbitale haben fünf mögliche Werte von m, um 10 Elektronen zu halten.
F-Orbitale haben sieben mögliche Werte von m, um 14 Elektronen zu halten.
Das ist alles, was Sie brauchen, um die elektronische Konfiguration eines stabilen Atoms eines Elements zu bestimmen.

Nehmen wir zum Beispiel das Element Stickstoff, das sieben Protonen und damit sieben Elektronen hat.

Das erste zu füllende Orbital ist das 1s-Orbital. Ein s-Orbital enthält zwei Elektronen, also bleiben fünf Elektronen übrig.

Das nächste Orbital ist das 2s-Orbital und enthält die nächsten beiden. Die letzten drei Elektronen gehen in das 2p-Orbital, das bis zu sechs Elektronen aufnehmen kann.

Quellen

Das Aufbauprinzip (Video) . Khan Akademie. Verfügbar unter https://es.khanacademy.org/science/chemistry/electronic-structure-of-atoms/electron-configurations-jay-sal/v/the-aufbau-principle  González, A. Aufbauprinciple. Lebender. Verfügbar unter https://www.lifeder.com/principio-aufbau/ .