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»のこぎりの法則»としても知られるアウフバウの原理は、元素の電子配置を予測できる非常に便利なシステムです。アウフバウという言葉は、「構築する」を意味するドイツ語の動詞に由来し、実際、この原則の目的は「原子を構築するのを助ける」ことです。
この原理は、原子の軌道における電子の位置に関係する一連の指示を教えてくれます。
この原理の特徴
- 安定した原子は、核内の陽子と同じ数の電子を持っています。電子は、アウフバウの原理と呼ばれる 4 つの基本的な規則に従って、量子軌道内の原子核の周りに集まります。
- 原子内の 2 つの電子は、同じ 4 つの量子数 n、l、m、および s を共有しません。
- 電子は最初にエネルギー準位の最も低い軌道を占有します。
- 電子は、軌道が満たされるまで、同じスピン数で軌道を満たします。これは、反対のスピン数でいっぱいになり始める前に発生します。
- サブシェルに到達することもできます。サブシェルの形状は、方位角量子数と磁気数 m に依存します。
- 原子内の 2 つの電子は、同じ 4 つの量子数 n、l、m、および s を共有しません。
4つの量子数
- 主量子数 (n) は軌道のサイズを表し、主にそのエネルギーを決定します (原子核からの電子の平均距離。これは正の値のみを取ることができます。
- 角運動量または方位量子数 (l) は、軌道の形状を決定します。各主数 (n) にはレベルとサブレベルがありますが、これらの軌道のそれぞれは同じ量子数を維持します。混乱を避けるために、各値 (l) に番号が割り当てられます。
- 磁気量子数(m) は、空間における電子の軌道運動の方向を表し、各サブレベルに含まれる軌道の数を指定します。
- 電子のスピンまたはスピンの数。その軌道は球形で表されます。この数値は、-1/2 と +1/2 の値を持ち、それ自体の軸上の電子のスピンの可能性を示します。
アウフバウの原理を適用するには？
- 1 から 8 までの s 軌道の列を書きます。
- n = 2 から始まる p 軌道の 2 番目の列を書きます (1p は、量子力学で許可されている軌道の組み合わせではありません)。
- n = 3 から始まる d 軌道の列を書きます。
- 4f と 5f の最後の列を書きます。充填するのに6f または 7fシェルが必要なアイテムはありません。
- 1 から対角線を引いて表を読んでください。グラフはこの表を示し、矢印は進むべき道を示しています。満たすべき軌道の順序がわかったので、あとは各軌道のサイズを覚えるだけです。
S 軌道には、2 つの電子を保持できる m の値があります。
P軌道には、6つの電子を保持するためのmの3つの可能な値があります。
D軌道には、10個の電子を保持するためのmの5つの可能な値があります。
F 軌道には、14 個の電子を保持するための m の 7 つの可能な値があります。
これは、元素の安定原子の電子配置を決定するために必要なすべてです。
たとえば、7 つの陽子と 7 つの電子を持つ窒素元素を考えてみましょう。
最初に埋められる軌道は 1s 軌道です。s 軌道には 2 つの電子が含まれているため、5 つの電子が残ります。
次の軌道は 2s 軌道で、次の 2 つを含みます。最後の 3 つの電子は、最大 6 つの電子を保持できる 2p 軌道に移動します。
ソース
アウフバウの原理 (ビデオ) . カーンアカデミー。ゴンザレス、A. アウフバウ原理 。ライフラー。https://www.lifeder.com/principio-aufbau/で入手できます。
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