Tabla de Contenidos
Η αρχή Aufbau, γνωστή και ως «κανόνας του πριονιού», είναι ένα πολύ χρήσιμο σύστημα που μας επιτρέπει να προβλέψουμε την ηλεκτρονική διαμόρφωση ενός στοιχείου. Η λέξη Aufbau προέρχεται από το γερμανικό ρήμα που σημαίνει «χτίζω» και, στην πραγματικότητα, ο στόχος αυτής της αρχής είναι να «βοηθήσει στην κατασκευή του ατόμου».
Αυτή η αρχή θα μας διδάξει μια σειρά από οδηγίες που έχουν να κάνουν με τη θέση των ηλεκτρονίων στα τροχιακά ενός ατόμου.
Χαρακτηριστικά αυτής της αρχής
- Τα σταθερά άτομα έχουν τόσα ηλεκτρόνια όσα πρωτόνια στον πυρήνα. Τα ηλεκτρόνια συγκεντρώνονται γύρω από τον πυρήνα σε κβαντικά τροχιακά ακολουθώντας τέσσερις βασικούς κανόνες που ονομάζονται αρχή Aufbau.
- Κανένα ηλεκτρόνιο στο άτομο δεν μοιράζεται τους ίδιους τέσσερις κβαντικούς αριθμούς n, l, m και s.
- Τα ηλεκτρόνια θα καταλάβουν πρώτα τα τροχιακά του χαμηλότερου ενεργειακού επιπέδου.
- Τα ηλεκτρόνια θα γεμίσουν ένα τροχιακό με τον ίδιο αριθμό σπιν μέχρι να γεμίσει το τροχιακό. Αυτό συμβαίνει πριν αρχίσει να γεμίζει με τον αντίθετο αριθμό περιστροφής.
- Θα μπορέσουμε επίσης να φτάσουμε στα υποκελύφη, των οποίων τα σχήματα εξαρτώνται από τον αζιμουθιακό κβαντικό αριθμό και τον μαγνητικό αριθμό m.
- Κανένα ηλεκτρόνιο στο άτομο δεν μοιράζεται τους ίδιους τέσσερις κβαντικούς αριθμούς n, l, m και s.
Οι 4 κβαντικοί αριθμοί
- Ο κύριος κβαντικός αριθμός (n) περιγράφει το μέγεθος ενός τροχιακού και καθορίζει σε μεγάλο βαθμό την ενέργειά του (Η μέση απόσταση ενός ηλεκτρονίου από τον πυρήνα. Αυτό μπορεί να πάρει μόνο θετικές τιμές.
- Η γωνιακή ορμή ή ο αζιμουθιακός κβαντικός αριθμός (l) καθορίζει το σχήμα των τροχιακών. Κάθε κύριος αριθμός (n) θα έχει επίπεδα και υποεπίπεδα, ωστόσο, καθένα από αυτά τα τροχιακά θα διατηρεί τον ίδιο κβαντικό αριθμό. Οι αριθμοί εκχωρούνται σε κάθε τιμή (l) για να αποφευχθεί η σύγχυση.
- Ο μαγνητικός κβαντικός αριθμός (m) περιγράφει την κατεύθυνση της τροχιακής κίνησης του ηλεκτρονίου στο διάστημα και δηλώνει τον αριθμό των τροχιακών που περιέχονται σε κάθε υποεπίπεδο.
- Ο αριθμός σπιν ή σπιν του ηλεκτρονίου (ων). Τα τροχιακά του παρουσιάζονται σε σφαιρικό σχήμα, ο αριθμός αυτός θα έχει τις τιμές -1/2 και +1/2 που δείχνουν τα πιθανά σπιν του ηλεκτρονίου στον δικό του άξονα.
Πώς να εφαρμόσετε την αρχή Aufbau;
- Γράψτε μια στήλη με s τροχιακά από το 1 έως το 8.
- Γράψτε μια δεύτερη στήλη για τα p τροχιακά ξεκινώντας από n = 2. (1p δεν είναι ένας τροχιακός συνδυασμός που επιτρέπεται από την κβαντομηχανική.)
- Γράψτε μια στήλη για τα d τροχιακά που ξεκινούν από n = 3.
- Γράψτε μια τελική στήλη για τα 4f και 5f. Δεν υπάρχουν αντικείμενα που χρειάζονται κέλυφος 6f ή 7f για να γεμίσουν.
- Διαβάστε τον πίνακα τρέχοντας τις διαγώνιες από το 1. Το γράφημα δείχνει αυτόν τον πίνακα και τα βέλη δείχνουν τον δρόμο που πρέπει να ακολουθήσετε. Τώρα που γνωρίζουμε τη σειρά των τροχιακών που πρέπει να γεμίσουν, χρειάζεται απλώς να απομνημονεύσουμε το μέγεθος κάθε τροχιακού.
Τα τροχιακά S έχουν πιθανή τιμή m για να συγκρατούν δύο ηλεκτρόνια.
Τα τροχιακά P έχουν τρεις πιθανές τιμές του m για να χωρέσουν έξι ηλεκτρόνια.
Τα τροχιακά D έχουν πέντε πιθανές τιμές του m για να χωρέσουν 10 ηλεκτρόνια.
Τα τροχιακά F έχουν επτά πιθανές τιμές του m για να χωρέσουν 14 ηλεκτρόνια.
Αυτό είναι το μόνο που χρειάζεστε για να προσδιορίσετε την ηλεκτρονική διαμόρφωση ενός σταθερού ατόμου ενός στοιχείου.
Για παράδειγμα, ας πάρουμε το στοιχείο άζωτο, το οποίο έχει επτά πρωτόνια και επομένως επτά ηλεκτρόνια.
Το πρώτο τροχιακό που γεμίζει είναι το τροχιακό 1s. Ένα τροχιακό s περιέχει δύο ηλεκτρόνια, άρα παραμένουν πέντε ηλεκτρόνια.
Το επόμενο τροχιακό είναι το τροχιακό 2s και περιέχει τα επόμενα δύο. Τα τρία τελευταία ηλεκτρόνια θα πάνε στο τροχιακό 2p, το οποίο μπορεί να χωρέσει έως και έξι ηλεκτρόνια.
Πηγές
The Aufbau Principle (βίντεο) . Ακαδημία Khan. Διαθέσιμο στη διεύθυνση https://es.khanacademy.org/science/chemistry/electronic-structure-of-atoms/electron-configurations-jay-sal/v/the-aufbau-principle González, A. Aufbau principe. κατάδικος διά βίου. Διαθέσιμο στη διεύθυνση https://www.lifeder.com/principio-aufbau/ .
