Definition des Aufbauprinzips

Das Aufbauprinzip bestimmt durch bestimmte Regeln, wie Elektronen in Schalen und Unterschalen um den Atomkern angeordnet sind:

• Elektronen treten in die Unterschale ein, die die niedrigstmögliche Energie hat.
• Ein Orbital kann gemäß dem Pauli-Ausschlussprinzip maximal zwei Elektronen enthalten.
• Elektronen folgen der Hundschen Regel. Es besagt, dass Elektronen gestreut werden, wenn es zwei oder mehr Orbitale mit gleicher Energie gibt.
• Die niedrigeren Elektronenorbitale werden vor den höheren Orbitalen gefüllt, die die Elektronenhülle bilden. Das Endergebnis ist, dass das Atom, Ion oder Molekül die stabilste elektronische Konfiguration bildet, die möglich ist.

Das Aufbauprinzip umfasst die Energieniveaus 1 bis 7 und die Unterniveaus: „s“ (2 Elektronen), „p“ (bis 6 Elektronen), „d“ (bis 10 Elektronen) und „f“ (bis 14 Elektronen). ). ).

Im Elementarzustand eines Atoms besetzen Elektronen Atomorbitale. Die Aufbau-Konstruktionsmethode ist das Verfahren, das die elektronische Konfiguration eines Atoms festlegt und darin besteht, einer Reihenfolge zu folgen, um die verschiedenen Orbitale zu füllen, basierend auf den Energiewerten jedes einzelnen von ihnen. Dazu werden das Möller-Diagramm oder die Diagonalen verwendet, sowie die Minimalenergieregel (n+l): „n“ ist die Hauptquantenzahl und „l“ die azimutale Quantenzahl.

Beispiele für das Aufbauprinzip

Durch diese Regeln gibt uns das Aufbauprinzip eine Reihe von Anweisungen für die richtige Anordnung der Elektronen in den Orbitalen eines Atoms. Einige Beispiele zur Beachtung des elektronischen Aufbaus nach dem Aufbauprinzip sind:

• Wasserstoff (Z=1): 1s ¹
• Kohlenstoff (Z=6): 1s ²  2s ²  2p ²
• Bor (Z=5): 1s ²  2s ²  2p ¹
• Stickstoff (Z=7): 1s ²  2s ²  2p ³
• Sauerstoff (Z=8): 1s ²  2s ²  2p ⁴
• Kalium (Z=19): 1s ²  2s ²  2p ⁶  3s ²  3p ⁶  4s ¹
• Eisen (Z=26): 1s ²  2s ²  2p ⁶  3s ²  3p ⁶  4s ²  3d ⁶
• ^{Zinn (} Z=50): 1s ²  2s ²  2p ^{6 3s 2}  3p ⁶  4s ²  3d ¹⁰   4p ⁶ 5s ²  4d  10  5p ²

Einschränkungen des Aufbauprinzips

Das Aufbauprinzip hilft, die Konfigurationen der meisten Elemente vorherzusagen. Wie bei den meisten Regeln gibt es jedoch auch beim Aufbauprinzip Ausnahmen: Einige Elemente folgen ihm nicht immer. Beispielsweise ist die vorhergesagte Elektronenkonfiguration für Chrom (Cr) 4s ² 3d ⁴ , aber die beobachtete Konfiguration ist tatsächlich 4s ¹ 3d ⁵ .

Ein weiteres Beispiel ist Kupfer (Cu). Seine Elektronenkonfiguration nach dem Aufbauprinzip ist 1s ² 2s ² 2p ⁶ 3s ² 3p ⁶ 4s ² 3d ⁹ , aber es wurde experimentell nachgewiesen, dass es tatsächlich 1s ² 2s ² 2p ⁶ 3s ² 3p ⁶ 4s ¹ 3d ¹⁰ ist .

Literaturverzeichnis

• Fakultät für Pharmazie. Die elektronische Struktur der Atome. (1993). Universität Alcalá. Verfügbar unter: http://www.geocities.ws/ingenierosistemas1/estructuraelectronicaatomos.pdf
• Grillo, C. Aufbauprinzip oder Regel der Säge. (2013). Verfügbar unter: https://youtu.be/EiT0qHAKeRs
• Blanco Ramos, F. Einführung in die Physik der Atome und Moleküle . (2019). Spanien.