Définition du principe d’Aufbau

Le principe d’Aufbau détermine, à travers certaines règles, comment les électrons sont organisés en couches et sous-couches autour du noyau atomique :

• Les électrons entrent dans la sous-couche qui a la plus faible énergie possible.
• Une orbitale peut contenir au maximum deux électrons, obéissant au principe d’exclusion de Pauli.
• Les électrons suivent la règle de Hund. Il stipule que les électrons sont diffusés s’il y a deux orbitales ou plus d’énergie équivalente.
• Les orbitales d’électrons inférieures sont remplies avant les orbitales supérieures formant la couche d’électrons. Le résultat final est que l’atome, l’ion ou la molécule forme la configuration électronique la plus stable possible.

Le principe d’Aufbau couvre les niveaux d’énergie 1 à 7, et les sous-niveaux : « s » (2 électrons), « p » (jusqu’à 6 électrons), « d » (jusqu’à 10 électrons) et « f » (jusqu’à 14 électrons ). ).

Dans l’état élémentaire d’un atome, les électrons occupent des orbitales atomiques. La méthode de construction Aufbau est la procédure qui établit la configuration électronique d’un atome et consiste à suivre un ordre pour remplir les différentes orbitales, en fonction des valeurs énergétiques de chacune d’elles. Pour cela, on utilise le diagramme de Möller ou les diagonales, ainsi que la règle d’énergie minimale (n+l) : « n » est le nombre quantique principal et « l » le nombre quantique azimutal.

Exemples du principe Aufbau

Grâce à ces règles, le principe d’Aufbau nous fournit une série d’instructions pour la localisation correcte des électrons dans les orbitales d’un atome. Quelques exemples pour observer la configuration électronique selon le principe Aufbau sont :

• Hydrogène (Z=1) : 1s ¹
• Carbone (Z=6) : 1s ²  2s ²  2p ²
• Bore (Z=5) : 1s ²  2s ²  2p ¹
• Azote (Z=7) : 1s ²  2s ²  2p ³
• Oxygène (Z=8) : 1s ²  2s ²  2p ⁴
• Potassium (Z=19) : 1s ²  2s ²  2p ⁶  3s ²  3p ⁶  4s ¹
• Fer (Z=26) : 1s ²  2s ²  2p ⁶  3s ²  3p ⁶  4s ²  3d ⁶
• ^{Étain (} Z=50): 1s ²  2s ²  2p ^{6 3s 2}  3p ⁶  4s ²  3d ¹⁰   4p ⁶ 5s ²  4d  10  5p ²

Limites du principe d’Aufbau

Le principe d’Aufbau permet de prédire les configurations de la plupart des éléments. Cependant, comme pour la plupart des règles, il existe également des exceptions au principe Aufbau : certains éléments ne le suivent pas toujours. Par exemple, la configuration électronique prédite pour le chrome (Cr) est 4s ² 3d ⁴ , mais la configuration observée est en réalité 4s ¹ 3d ⁵ .

Un autre exemple est le cuivre (Cu). Sa configuration électronique selon le principe d’Aufbau est 1s ² 2s ² 2p ⁶ 3s ² 3p ⁶ 4s ² 3d ⁹ , mais il a été prouvé expérimentalement qu’il s’agit en fait de 1s ² 2s ² 2p ⁶ 3s ² 3p ⁶ 4s ¹ 3d ¹⁰ .

Bibliographie

• Faculté de pharmacie. La structure électronique des atomes. (1993). Université d’Alcalá. Disponible sur : http://www.geocities.ws/ingenierosistemas1/estructuraelectronicaatomos.pdf
• Grillo, C. Aufbau Principe ou règle de la scie. (2013). Disponible sur : https://youtu.be/EiT0qHAKeRs
• Blanco Ramos, F. Introduction à la physique des atomes et des molécules . (2019). Espagne.