Hva er Aufbau-prinsippet?

Aufbau-prinsippet, også kjent som «sag-regelen», er et svært nyttig system som lar oss forutsi den elektroniske konfigurasjonen av et element. Ordet Aufbau kommer fra det tyske verbet som betyr «å bygge», og faktisk er målet med dette prinsippet å «hjelpe med å bygge atomet».

Dette prinsippet vil lære oss en rekke instruksjoner som har å gjøre med plasseringen av elektronene i orbitalene til et atom.

Kjennetegn ved dette prinsippet

• Stabile atomer har like mange elektroner som protoner i kjernen. Elektroner samles rundt kjernen i kvanteorbitaler etter fire grunnleggende regler kalt Aufbau-prinsippet.
• Ingen to elektroner i atomet deler de samme fire kvantetallene n, l, m og s.
• Elektronene vil først okkupere orbitalene til det laveste energinivået.
• Elektroner vil fylle en orbital med samme spinnnummer til orbitalen er fylt. Dette skjer før det begynner å fylles med motsatt spinnnummer.
• Vi vil også kunne nå underskallene, hvis former avhenger av det asimutale kvantetallet og det magnetiske tallet m.
• Ingen to elektroner i atomet deler de samme fire kvantetallene n, l, m og s.

De 4 kvantetallene

• Hovedkvantetallet (n) beskriver størrelsen på en orbital og bestemmer i stor grad energien (Den gjennomsnittlige avstanden til et elektron fra kjernen. Dette kan bare ta positive verdier.

• Vinkelmomentet eller det asimutale kvantetallet (l) bestemmer formen på orbitalene. Hvert hovednummer (n) vil ha nivåer og undernivåer, men hver av disse orbitalene vil opprettholde samme kvantenummer. Tall er tilordnet hver verdi (l) for å unngå forvirring.

• Det magnetiske kvantetallet (m) beskriver retningen til elektronets banebevegelse i rommet og angir antall orbitaler som finnes i hvert undernivå.

• Antallet spinn eller spinn til elektronet (e). Dens orbitaler er presentert i en sfærisk form, dette tallet vil ha verdiene -1/2 og +1/2 som viser de mulige spinnene til elektronet på sin egen akse.

Hvordan anvende Aufbau-prinsippet?

1. Skriv en kolonne med s orbitaler fra 1 til 8.
2. Skriv en andre kolonne for p-orbitalene som starter med n = 2. (1p er ikke en orbitalkombinasjon tillatt av kvantemekanikk.)
3. Skriv en kolonne for d-orbitalene som starter med n = 3.
4. Skriv en siste kolonne for 4f og 5f. Det er ingen gjenstander som trenger et 6f eller 7f skall for å fylle.
5. Les tabellen ved å kjøre diagonalene fra 1. Grafen viser denne tabellen og pilene viser veien å gå. Nå som vi vet rekkefølgen på orbitalene som skal fylles, trenger vi bare å huske størrelsen på hver orbitaler.

S-orbitaler har en mulig verdi på m for å holde to elektroner.
P orbitaler har tre mulige verdier av m for å holde seks elektroner.
D orbitaler har fem mulige verdier av m for å holde 10 elektroner.
F orbitaler har syv mulige verdier av m for å holde 14 elektroner.
Dette er alt du trenger for å bestemme den elektroniske konfigurasjonen til et stabilt atom i et element.

La oss for eksempel ta grunnstoffet nitrogen, som har syv protoner og derfor syv elektroner.

Den første orbitalen som fylles er 1s orbitalen. En s orbital inneholder to elektroner, så fem elektroner gjenstår.

Den neste orbitalen er 2s orbitalen og inneholder de to neste. De tre siste elektronene vil gå til 2p-orbitalen, som kan inneholde opptil seks elektroner.

Kilder

Aufbau-prinsippet (video) . Khan Academy. Tilgjengelig på https://es.khanacademy.org/science/chemistry/electronic-structure-of-atoms/electron-configurations-jay-sal/v/the-aufbau-principle  González, A. Aufbau-prinsippet. livsvarig. Tilgjengelig på https://www.lifeder.com/principio-aufbau/ .