Definizione del principio Aufbau

Il principio Aufbau determina, attraverso alcune regole, come gli elettroni sono organizzati in gusci e sottogusci attorno al nucleo atomico:

• Gli elettroni entrano nel subshell che ha l’energia più bassa possibile.
• Un orbitale può contenere un massimo di due elettroni, obbedendo al principio di esclusione di Pauli.
• Gli elettroni seguono la regola di Hund. Afferma che gli elettroni sono dispersi se ci sono due o più orbitali equivalenti in energia.
• Gli orbitali elettronici inferiori vengono riempiti prima degli orbitali superiori che formano il guscio elettronico. Il risultato finale è che l’atomo, lo ione o la molecola formano la configurazione elettronica più stabile possibile.

Il principio Aufbau copre i livelli energetici da 1 a 7 e i sottolivelli: “s” (2 elettroni), “p” (fino a 6 elettroni), “d” (fino a 10 elettroni) e “f” (fino a 14 elettroni ). ).

Nello stato elementare di un atomo, gli elettroni occupano orbitali atomici. Il metodo di costruzione Aufbau è il procedimento che stabilisce la configurazione elettronica di un atomo e consiste nel seguire un ordine di riempimento dei diversi orbitali, in base ai valori energetici di ciascuno di essi. Per questo si usa il diagramma di Möller o le diagonali, oltre alla regola dell’energia minima (n+l): “n” è il numero quantico principale e “l” il numero quantico azimutale.

Esempi del principio Aufbau

Attraverso queste regole, il principio Aufbau ci fornisce una serie di istruzioni per la corretta localizzazione degli elettroni negli orbitali di un atomo. Alcuni esempi per osservare la configurazione elettronica secondo il principio Aufbau sono:

• Idrogeno (Z=1): 1s ¹
• Carbonio (Z=6): 1s ²  2s ²  2p ²
• Boro (Z=5): 1s ²  2s ²  2p ¹
• Azoto (Z=7): 1s ²  2s ²  2p ³
• Ossigeno (Z=8): 1s ²  2s ²  2p ⁴
• Potassio (Z=19): 1s ²  2s ²  2p ⁶  3s ²  3p ⁶  4s ¹
• Ferro (Z=26): 1s ²  2s ²  2p ⁶  3s ²  3p ⁶  4s ²  3d ⁶
• ^{Stagno (} Z=50): 1s ²  2s ²  2p ^{6 3s 2}  3p ⁶  4s ²  3d ¹⁰   4p ⁶ 5s ²  4d  10  5p ²

Limitazioni del principio Aufbau

Il principio Aufbau aiuta a prevedere le configurazioni della maggior parte degli elementi. Tuttavia, come con la maggior parte delle regole, ci sono anche delle eccezioni al principio Aufbau: alcuni elementi non sempre lo seguono. Ad esempio, la configurazione elettronica prevista per il cromo (Cr) è 4s ² 3d ⁴ , ma la configurazione osservata è in realtà 4s ¹ 3d ⁵ .

Un altro esempio è il rame (Cu). La sua configurazione elettronica secondo il principio Aufbau è 1s ² 2s ² 2p ⁶ 3s ² 3p ⁶ 4s ² 3d ⁹ , ma è stato dimostrato sperimentalmente che in realtà è 1s ² 2s ² 2p ⁶ 3s ² 3p ⁶ 4s ¹ 3d ¹⁰ .

Bibliografia

• Facoltà di Farmacia. La struttura elettronica degli atomi. (1993). Università di Alcalà. Disponibile su: http://www.geocities.ws/ingenierosistemas1/estructuraelectronicaatomos.pdf
• Grillo, C. Aufbau Principio o regola della sega. (2013). Disponibile su: https://youtu.be/EiT0qHAKeRs
• Blanco Ramos, F. Introduzione alla fisica degli atomi e delle molecole . (2019). Spagna.