Định nghĩa của nguyên tắc Aufbau

Nguyên tắc Aufbau xác định, thông qua các quy tắc nhất định, cách các electron được tổ chức trong lớp vỏ và lớp con xung quanh hạt nhân nguyên tử:

• Các electron đi vào lớp con có năng lượng thấp nhất có thể.
• Một quỹ đạo có thể chứa tối đa hai electron, tuân theo nguyên tắc loại trừ Pauli.
• Electron tuân theo quy tắc Hund. Nó nói rằng các electron bị tán xạ nếu có hai hoặc nhiều quỹ đạo tương đương về năng lượng.
• Các quỹ đạo electron thấp hơn được lấp đầy trước khi các quỹ đạo cao hơn tạo thành lớp vỏ điện tử. Kết quả cuối cùng là nguyên tử, ion hoặc phân tử tạo thành cấu hình điện tử ổn định nhất có thể.

Nguyên lý Aufbau bao gồm các mức năng lượng từ 1 đến 7 và các mức phụ: “s” (2 electron), “p” (tối đa 6 electron), “d” (tối đa 10 electron) và “f” (tối đa 14 electron) ). ).

Ở trạng thái sơ cấp của nguyên tử, các electron chiếm các obitan nguyên tử. Phương pháp xây dựng Aufbau là quy trình thiết lập cấu hình điện tử của một nguyên tử và bao gồm tuân theo thứ tự để lấp đầy các quỹ đạo khác nhau, dựa trên các giá trị năng lượng của từng quỹ đạo. Đối với điều này, sơ đồ Möller hoặc các đường chéo được sử dụng, cũng như quy tắc năng lượng tối thiểu (n+l): “n” là số lượng tử chính và “l” là số lượng tử phương vị.

Ví dụ về nguyên tắc Aufbau

Thông qua các quy tắc này, nguyên lý Aufbau cung cấp cho chúng ta một loạt hướng dẫn về vị trí chính xác của các electron trong quỹ đạo của một nguyên tử. Một số ví dụ để quan sát cấu hình điện tử theo nguyên tắc Aufbau là:

• Hydro (Z=1): 1s ¹
• Cacbon (Z=6): 1s ²  2s ²  2p ²
• Bo (Z=5): 1s ²  2s ²  2p ¹
• Nitơ (Z=7): 1s ²  2s ²  2p ³
• Oxy (Z=8): 1s ²  2s ²  2p ⁴
• Kali (Z=19): 1s ²  2s ²  2p ⁶  3s ²  3p ⁶  4s ¹
• Sắt (Z=26): 1s ²  2s ²  2p ⁶  3s ²  3p ⁶  4s ²  3d ⁶
• ^{Thiếc (} Z=50): 1s ²  2s ²  2p ^{6 3s 2}  3p ⁶  4s ²  3d ¹⁰   4p ⁶ 5s ²  4d  10  5p ²

Hạn chế của nguyên tắc Aufbau

Nguyên tắc Aufbau giúp dự đoán cấu hình của hầu hết các phần tử. Tuy nhiên, như với hầu hết các quy tắc, cũng có những ngoại lệ đối với nguyên tắc Aufbau: một số yếu tố không phải lúc nào cũng tuân theo nó. Ví dụ: cấu hình electron dự đoán cho crom (Cr) là 4s ² 3d ⁴ , nhưng cấu hình quan sát được thực tế là 4s ¹ 3d ⁵ .

Một ví dụ khác là đồng (Cu). Cấu hình electron của nó theo nguyên tắc Aufbau là 1s ² 2s ² 2p ⁶ 3s ² 3p ⁶ 4s ² 3d ⁹ , nhưng thực nghiệm đã chứng minh rằng nó là 1s ² 2s ² 2p ⁶ 3s ² 3p ⁶ 4s ¹ 3d ¹⁰ .

Thư mục

• khoa dược. Cấu trúc điện tử của nguyên tử. (1993). Đại học Alcalá. Có tại: http://www.geocities.ws/ingenierosistemas1/estructuraelectronicaatomos.pdf
• Grillo, C. Nguyên tắc Aufbau hoặc Quy tắc cưa. (2013). Có tại: https://youtu.be/EiT0qHAKERs
• Blanco Ramos, F. Giới thiệu về Vật lý Nguyên tử và Phân tử . (2019). Tây ban nha.