ความหมายของหลักการ Aufbau

หลักการของ Aufbau กำหนดว่าอิเล็กตรอนถูกจัดเรียงอย่างไรในเปลือกและชั้นย่อยรอบนิวเคลียสของอะตอมผ่านกฎบางอย่าง:

• อิเล็กตรอนจะเข้าสู่ชั้นย่อยที่มีพลังงานต่ำที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้
• ออร์บิทัลสามารถมีอิเล็กตรอนได้สูงสุดสองตัว ซึ่งเป็นไปตามหลักการกีดกันของเพาลี
• อิเล็กตรอนเป็นไปตามกฎของ Hund มันระบุว่าอิเล็กตรอนจะกระจัดกระจายหากมีออร์บิทัลสองวงขึ้นไปที่มีพลังงานเท่ากัน
• ออร์บิทัลของอิเล็กตรอนที่ต่ำกว่าจะถูกเติมก่อนที่ออร์บิทัลที่สูงกว่าจะก่อตัวเป็นเปลือกอิเล็กตรอน ผลลัพธ์ที่ได้คืออะตอม ไอออน หรือโมเลกุลก่อให้เกิดโครงร่างทางอิเล็กทรอนิกส์ที่เสถียรที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้

หลักการของ Aufbau ครอบคลุมระดับพลังงาน 1 ถึง 7 และระดับย่อย ได้แก่ “s” (2 อิเล็กตรอน), “p” (สูงสุด 6 อิเล็กตรอน), “d” (สูงสุด 10 อิเล็กตรอน) และ “f” (สูงสุด 14 อิเล็กตรอน) ). ).

ในสภาวะเบื้องต้นของอะตอม อิเล็กตรอนจะครอบครองออร์บิทัลของอะตอม วิธีการสร้าง Aufbau เป็นขั้นตอนที่กำหนดการกำหนดค่าทางอิเล็กทรอนิกส์ของอะตอมและประกอบด้วยการปฏิบัติตามคำสั่งเพื่อเติมวงโคจรที่แตกต่างกันตามค่าพลังงานของแต่ละวง สำหรับสิ่งนี้ จะใช้แผนภาพโมลเลอร์หรือเส้นทแยงมุม เช่นเดียวกับกฎพลังงานขั้นต่ำ (n+l): “n” คือเลขควอนตัมหลัก และ “l” คือเลขควอนตัมแนวราบ

ตัวอย่างหลักการของ Aufbau

ด้วยกฎเหล่านี้ หลักการของ Aufbau ให้ชุดคำสั่งแก่เราสำหรับตำแหน่งที่ถูกต้องของอิเล็กตรอนในออร์บิทัลของอะตอม ตัวอย่างบางส่วนในการสังเกตการกำหนดค่าอิเล็กทรอนิกส์ตามหลักการของ Aufbau คือ:

• ไฮโดรเจน (Z=1): 1 วินาที¹
• คาร์บอน (Z=6): 1 วินาที²  2 วินาที²  2 จุด²
• โบรอน (Z=5): 1 วินาที²  2 ^{วินาที 2}  2p ¹
• ไนโตรเจน (Z=7): 1 วินาที²  2 วินาที²  2 จุด³
• ออกซิเจน (Z=8): 1 วินาที²  2 วินาที²  2 จุด⁴
• โพแทสเซียม (Z=19): 1 วินาที²  2 วินาที ²  2p ⁶  3 วินาที²  3p ⁶  4 วินาที¹
• เหล็ก (Z=26): 1 วินาที²  2 วินาที ²  2p ⁶  3 วินาที²  3p ⁶  4 วินาที²  3d ⁶
• ^{ดีบุก (} Z=50): 1 วินาที ²  2  วินาที^{2 2 จุด 6 3}  วินาที^{2 3 จุด 6}   4 วินาที ²  3d 10  4p ⁶ 5s ²  4d  10  5p ²

ข้อ จำกัด ของหลักการ Aufbau

หลักการของ Aufbau ช่วยในการทำนายการกำหนดค่าขององค์ประกอบส่วนใหญ่ อย่างไรก็ตาม เช่นเดียวกับกฎส่วนใหญ่ มีข้อยกเว้นสำหรับหลักการของ Aufbau ด้วย: องค์ประกอบบางอย่างไม่เป็นไปตามนั้นเสมอไป ตัวอย่างเช่น การกำหนดค่าอิเล็กตรอนที่คาดการณ์ไว้สำหรับโครเมียม (Cr) คือ 4s 2 ^3d 4 ^แต่การกำหนดค่าที่สังเกตได้คือ 4s ¹ 3d ⁵

อีกตัวอย่างหนึ่งคือทองแดง (Cu) การจัดเรียงอิเล็กตรอนตามหลักการของ Aufbau คือ 1s ² 2s ² 2p ⁶ 3s ² 3p ⁶ 4s ² 3d ⁹แต่ได้รับการพิสูจน์จากการทดลองแล้วว่าแท้จริงแล้วมันคือ1s ² 2s ² 2p ⁶ 3s ² 3p ⁶ 4s ¹ 3d ¹⁰

บรรณานุกรม

• คณะเภสัชศาสตร์. โครงสร้างทางอิเล็กทรอนิกส์ของอะตอม (2536). มหาวิทยาลัยอัลคาลา ดูได้ที่: http://www.geocities.ws/ingenierosistemas1/estructuraelectronicaatomos.pdf
• Grillo, C. Aufbau Principle or Rule of the Saw. (2556). ดูได้ที่: https://youtu.be/EiT0qHAKeRs
• Blanco Ramos, F. ความรู้เบื้องต้นเกี่ยวกับฟิสิกส์ของอะตอมและโมเลกุล . (2562). สเปน.