Definicja zasady Aufbau

Zasada Aufbau określa, za pomocą pewnych reguł, w jaki sposób elektrony są zorganizowane w powłoki i podpowłoki wokół jądra atomowego:

• Elektrony wchodzą na podpowłokę, która ma najniższą możliwą energię.
• Orbital może zawierać maksymalnie dwa elektrony, zgodnie z zasadą wykluczenia Pauliego.
• Elektrony podążają za regułą Hunda. Stwierdza, że ​​​​elektrony są rozpraszane, jeśli istnieją dwa lub więcej orbitali o równoważnej energii.
• Niższe orbitale elektronowe są wypełnione przed wyższymi orbitalami tworzącymi powłokę elektronową. Końcowym rezultatem jest to, że atom, jon lub cząsteczka tworzy najbardziej stabilną możliwą konfigurację elektronową.

Zasada Aufbau obejmuje poziomy energetyczne od 1 do 7 oraz podpoziomy: „s” (2 elektrony), „p” (do 6 elektronów), „d” (do 10 elektronów) i „f” (do 14 elektronów) ).

W stanie elementarnym atomu elektrony zajmują orbitale atomowe. Metoda konstrukcji Aufbau to procedura, która ustala konfigurację elektronową atomu i polega na wykonywaniu kolejności wypełniania różnych orbitali, w oparciu o wartości energii każdego z nich. W tym celu stosuje się diagram Möllera lub przekątne, a także regułę minimalnej energii (n+l): „n” to główna liczba kwantowa, a „l” to azymutalna liczba kwantowa.

Przykłady zasady Aufbau

Dzięki tym regułom zasada Aufbau dostarcza nam szeregu instrukcji dotyczących prawidłowego położenia elektronów na orbitach atomu. Oto kilka przykładów obserwacji konfiguracji elektronicznej zgodnie z zasadą Aufbau:

• Wodór (Z=1): 1s ¹
• Węgiel (Z=6): 1s ²  2s ²  2p ²
• Bor (Z=5): 1s ²  2s ²  2p ¹
• Azot (Z=7): 1s ²  2s ²  2p ³
• Tlen (Z=8): 1s ²  2s ²  2p ⁴
• Potas (Z=19): 1s ²  2s ²  2p ⁶  3s ²  3p ⁶  4s ¹
• Żelazo (Z=26): 1s ²  2s ²  2p ⁶  3s ²  3p ⁶  4s ²  3d ⁶
• ^{Cyna (} Z=50): 1s ²  2s ²  2p ^{6 3s 2}  3p ⁶  4s ²  3d ¹⁰   4p ⁶ 5s ²  4d  10  5p ²

Ograniczenia zasady Aufbau

Zasada Aufbau pomaga przewidzieć konfiguracje większości elementów. Jednak, podobnie jak w przypadku większości zasad, istnieją również wyjątki od zasady Aufbau: niektóre elementy nie zawsze są zgodne z nią. Na przykład przewidywana konfiguracja elektronowa dla chromu (Cr) to 4s ² 3d ⁴ , ale obserwowana konfiguracja to w rzeczywistości 4s ¹ 3d ⁵ .

Innym przykładem jest miedź (Cu). Jego konfiguracja elektronowa zgodnie z zasadą Aufbau to 1s ² 2s ² 2p ⁶ 3s ² 3p ⁶ 4s ² 3d ⁹ , ale eksperymentalnie udowodniono, że jest to 1s ² 2s ² 2p ⁶ 3s ² 3p ⁶ 4s ¹ 3d ¹⁰ .

Bibliografia

• Wydział Farmacji. Struktura elektronowa atomów. (1993). Uniwersytet w Alcali. Dostępne pod adresem: http://www.geocities.ws/ingenierosistemas1/estructuraelectronicaatomos.pdf
• Grillo, C. Aufbau Zasada lub reguła piły. (2013). Dostępne pod adresem: https://youtu.be/EiT0qHAKeRs
• Blanco Ramos, F. Wprowadzenie do fizyki atomów i cząsteczek . (2019). Hiszpania.