Mi az Aufbau-elv?

Az Aufbau-elv, más néven »fűrészszabály» egy nagyon hasznos rendszer, amely lehetővé teszi egy elem elektronikus konfigurációjának előrejelzését. Az Aufbau szó a német „építeni” jelentésű igéből származik, és valójában ennek az elvnek az a célja, hogy „segítsen felépíteni az atomot”.

Ez az elv egy sor olyan utasítást tanít meg nekünk, amelyek az elektronok elhelyezkedésével kapcsolatosak egy atom pályáján.

Ennek az elvnek a jellemzői

• A stabil atomoknak annyi elektronja van, mint protonjai az atommagban. Az elektronok az atommag körül kvantumpályákon gyűlnek össze négy alapvető szabályt követve, az úgynevezett Aufbau-elvet.
• Az atomban nincs két elektron, amelynek ugyanaz a négy kvantumszáma: n, l, m és s.
• Az elektronok először a legalacsonyabb energiaszintű pályákat foglalják el.
• Az elektronok egy pályát ugyanazzal a spinszámmal töltenek meg, amíg a pálya meg nem telik. Ez még azelőtt megtörténik, hogy az ellenkező centrifugálási számmal kezdené megtölteni.
• Elérhetjük majd az alhéjakat is, amelyek alakja az azimutkvantumszámtól és az m mágneses számtól függ.
• Az atomban nincs két elektron, amelynek ugyanaz a négy kvantumszáma: n, l, m és s.

A 4 kvantumszám

• A főkvantumszám (n) egy pálya méretét írja le, és nagymértékben meghatározza az energiáját (Az elektron átlagos távolsága a magtól. Ez csak pozitív értékeket vehet fel.

• A szögimpulzus vagy azimutális kvantumszám (l) határozza meg a pályák alakját. Minden főszámnak (n) lesz szintje és alszintje, azonban ezen pályák mindegyike ugyanazt a kvantumszámot fogja tartani. Az összetévesztés elkerülése érdekében minden értékhez (l) számokat rendelünk.

• A mágneses kvantumszám (m) az elektron térbeli pályamozgásának irányát írja le, és az egyes alszinteken található pályák számát.

• Az elektron spinjének vagy spinjének száma . A pályái gömb alakúak, ennek a számnak a -1/2 és +1/2 értéke lesz, amely az elektron lehetséges spinjeit mutatja a saját tengelyén.

Hogyan alkalmazzuk az Aufbau elvet?

1. Írj egy oszlopot 1-től 8-ig tartó s pályákból.
2. Írjon egy második oszlopot az n = 2-től kezdődő p pályákra. (1p nem a kvantummechanika által megengedett pályakombináció.)
3. Írjon egy oszlopot az n = 3-tól kezdődő d pályákra.
4. Írjon egy utolsó oszlopot a 4f és az 5f számára. Nincsenek olyan elemek, amelyek kitöltéséhez 6f vagy 7f shell kellene.
5. Olvassa el a táblázatot az átlók futtatásával 1-től. A grafikon ezt a táblázatot mutatja, a nyilak pedig az utat mutatják. Most, hogy ismerjük a kitöltendő pályák sorrendjét, csak meg kell jegyeznünk az egyes pályák méretét.

Az S pályák m értéke két elektron tartására alkalmas.
A P pályáknak három lehetséges m értéke van, hogy hat elektront tartsanak.
A D pályáknak öt lehetséges m értéke van, hogy 10 elektront tartsanak.
Az F orbitáloknak hét lehetséges m értéke van, hogy 14 elektront tartsanak.
Ez minden, amire szüksége van egy elem stabil atomjának elektronikus konfigurációjának meghatározásához.

Vegyük például a nitrogén elemet, amely hét protonból, tehát hét elektronból áll.

Az első kitöltendő pálya az 1s pálya. Egy s pályán két elektron van, így öt elektron marad.

A következő pálya a 2s pálya, és a következő kettőt tartalmazza. Az utolsó három elektron a 2p pályára kerül, amely akár hat elektront is tud tartani.

Források

Az Aufbau-elv (videó) . Khan Akadémia. Elérhető: https://es.khanacademy.org/science/chemistry/electronic-structure-of-atoms/electron-configurations-jay-sal/v/the-aufbau-principle  González, A. Aufbau Principle. életfogytiglani büntetés. Elérhető: https://www.lifeder.com/principio-aufbau/ .