Пример за принцип на AUFBAU
Физика / / July 04, 2021
The принцип на aufbau (състав) е принцип на атомната физика, който обяснява подреждането на електроните в техните орбити около ядрото на атома.
Различните изследвания за същността и конфигурацията на атома, които ни позволяват да разберем неговите характеристики, са били обект на изследване от много изследователи. Забележително сред тях е работата на Нилс Бор, датски физик, усъвършенствал атомния модел, предложен от Ърнест Ръдърфорд.
Неговият модел има следните характеристики: ядрото на атома заема центъра, докато електронът се върти по кръгови орбити. За да се обясни защо не губи енергия в кръговата орбита и като се вземат предвид откритията на поведението на вълната и същото време на частиците, което имат електроните, той смята, че електроните прескачат от енергийно ниво на друго, излъчвайки или поглъщайки Енергия.
Знаете ли, че тези орбитални нива се управляват от уравнението 2n2С други думи, максималният брой електрони в орбита е равен на два пъти квадрата от броя на орбитата. За елементите, известни до момента, имаме 7 известни орбити, в които К орбитата има 2 електрона, L, 8 електрона; М има 18 електрона, N съдържа 32, O съдържа 50, P съдържа 72 и Q съдържа 98.
Също така беше открито, че електроните имат четири квантови числа: главното n, което показва тяхното разстояние от ядрото; азимуталното квантово число, l, което показва орбиталата, в която се намира магнитно квантово число m (s, p, d, f и др.), което определя своята траектория в рамките на орбитала и спиново число, s, което може да бъде положително или отрицателно, със стойност на 1/2. Че два електрона в една и съща пътека ((еднакви числа n и l) не могат да имат едно и също магнитно квантово число или едно и също спиново число едновременно. Тоест, два електрона в атома не могат да имат всичките четири равни квантови числа (принцип на изключване на Паули)
Това доведе до извода, че за различните електрони да съществуват едновременно на едно и също орбитално ниво, нивата енергетиката е разделена на поднива, всяко от които от своя страна е разделено на орбитали, които могат да съдържат само двойка електрони.
Според това наблюдение енергийното ниво K съдържа само едно подниво, наречено s ниво, което може да бъде заето от един или два електрона.
Следващото ниво, L, ще има четири електронни поднива: ниво s, наречено 2s, и ниво, наречено 2p, което от своя страна се състои от три орбитали, наречено 2pх, 2 PY. и 2рz. Третото ниво ще има следните поднива: 3s, 3p и 3d. 3D поднивото ще има 5 орбитали, всяка от които ще бъде заета от два електрона. Следващите нива могат да имат орбитали, които ще бъдат добавени, с буквите f, g, h и i.
Към това добавяме, че когато електроните не са достатъчни за завършване на енергийно ниво, те се разпределят в орбиталите. (Правилото на Хунд).
Тези поднива и орбитали не са случайно запълнени. Електроните в орбитите се организират чрез запълване първо на по-ниските енергийни нива, а след това на по-високите енергийни нива. Това е представено графично и поради тази причина се нарича правило на триона или на диагоналите.
Съгласно предишните правила, орбиталните нива на първите 10 елемента от периодичната таблица, представени по следния начин:
Н: 1s1
Той: 1s2
Li: 1s2 , 2s1
Бъдете: 1s2 , 2s2
B: 1s2 , 2s2, 2 P1 (1s2 , 2s2, [2 Сх1)
C: 1s2 , 2s2, 2 P2 (1s2 , 2s2, [2 Сх1, 2 PY.1])
N: 1s2 , 2s2, 2 P3 (1s2 , 2s2, [2 Сх1, 2 PY.1, 2 Pz1])
O: 1s2 , 2s2, 2 P4 (1s2 , 2s2, [2 Сх2, 2 PY.1, 2 Pz1])
F: 1s2 , 2s2, 2 P5 (1s2 , 2s2, [2 Сх2, 2 PY.2, 2 Pz1])
Ne: 1s2 , 2s2, 2 P6 (1s2 , 2s2, [2 Сх2, 2 PY.2, 2 Pz2])
Както виждаме в тези примери, първо се запълват нивата с по-малко енергия, които в този случай са s нивата, а след това p нивото.
Можем също така да забележим, че насищането на нивата става с инертните газове хелий и неон.
В много периодични таблици намираме като част от данните електронната структура на енергийните нива и Накратко, намираме в скоби инертния елемент преди елемента, а след това и останалите нива орбитали.
Например, в случай на натрий, можем да видим, че той е представен по всеки от двата начина:
Na: 1s2 , 2s2, 2 P6, 3s1
Na: [Ne], 3s1
Сега, ако разгледаме графиката на поднивата, ще видим например, че в елементи като Калий или Калцият, въпреки че е на ниво 4, няма да заеме 3-тото подниво, тъй като има по-висока енергия от ниво 4s. Така че според правилото на Бор първо ще бъдат заети ниво 4s, преди 3d:
K: 1s2 , 2s2, 2 P6, 3s2 , 3p6, 4s1 - [Ar], 4s1
Ca: 1s2 , 2s2, 2 P6, 3s2 , 3p6, 4s2 - [Ar], 4s2
Sc: 1s2 , 2s2, 2 P6, 3s2 , 3p6, 4s1, 3d1 - [Ar], 4s1, 3d1
Ti: 1s2 , 2s2, 2 P6, 3s2 , 3p6, 4s2, 3d2 - [Ar], 4s2, 3d2
Последователността на реда на орбиталите съгласно принципа на Ауфбау и която можем да изведем чрез наблюдение на диагоналите на графиката, ще бъде следната:
1s2, 2s2, 2 P6, 3s2, 3p6, 4s2, 3d10, 4p6, 5s2, 4г10, 5 стр6, 6s2, 4f14,5 д10, 6p6, 7s2
Примери за принципа на Aufbau
Представяне на електронните нива на някои елементи съгласно принципа на Aufbau:
Да: 1s2 , 2s2, 2 P6, 3s2, 3p2 - [Ne], 3s2, 3p2
P: 1s2 , 2s2, 2 P6, 3s2, 3p4 - [Ne], 3s2, 3p4
Ar: P: 1s2 , 2s2, 2 P6, 3s2, 3p6 - [Ne], 3s2, 3p6
V: 1s2 , 2s2, 2 P6, 3s2 , 3p6, 4s2, 3d3 - [Ar], 4s2, 3d3
Вяра: 1s2 , 2s2, 2 P6, 3s2 , 3p6, 4s2, 3d6 - [Ar], 4s2, 3d6
Zn: 1s2 , 2s2, 2 P6, 3s2 , 3p6, 4s2, 3d10 - [Ar], 4s2, 3d10
Ga: 1s2 , 2s2, 2 P6, 3s2 , 3p6, 4s2, 3d10, 4p1 - [Ar], 4s2, 3d10, 4p1
Ge: 1s2 , 2s2, 2 P6, 3s2 , 3p6, 4s2, 3d10, 4p2 - [Ar], 4s2, 3d10, 4p2
Br: 1s2 , 2s2, 2 P6, 3s2 , 3p6, 4s2, 3d10, 4p5 - [Ar], 4s2, 3d10, 4p5
Kr: 1s2 , 2s2, 2 P6, 3s2 , 3p6, 4s2, 3d10, 4p6 - [Ar], 4s2, 3d10, 4p6
Rb: 1s2 , 2s2, 2 P6, 3s2 , 3p6, 4s2, 3d10, 4p6, 5s1 - [Kr], 5s1
Sr: 1s2 , 2s2, 2 P6, 3s2 , 3p6, 4s2, 3d10, 4p6, 5s2 - [Kr], 5s2
Y: 1s2 , 2s2, 2 P6, 3s2 , 3p6, 4s2, 3d10, 4p6, 5s2, 4г1 - [Kr], 5s2, 4г1
Zr: 1s2 , 2s2, 2 P6, 3s2 , 3p6, 4s2, 3d10, 4p6, 5s2, 4г2 - [Kr], 5s2, 4г2
Ag: 1s2 , 2s2, 2 P6, 3s2 , 3p6, 4s2, 3d10, 4p6, 5s2, 4г9 - [Kr], 5s2, 4г9
Cd: 1s2 , 2s2, 2 P6, 3s2 , 3p6, 4s2, 3d10, 4p6, 5s2, 4г10 - [Kr], 5s2, 4г10
I: 1s2 , 2s2, 2 P6, 3s2 , 3p6, 4s2, 3d10, 4p6, 5s2, 4г9, 5 стр5 - [Kr], 5s2, 4г9, 5 стр5
Xe: 1s2 , 2s2, 2 P6, 3s2 , 3p6, 4s2, 3d10, 4p6, 5s2, 4г10, 5 стр6 - [Kr], 5s2, 4г10, 5 стр6
Cs: 1s2 , 2s2, 2 P6, 3s2 , 3p6, 4s2, 3d10, 4p6, 5s2, 4г9, 5 стр6, 6s1 - [Xe], 6s1
Ba: 1s2 , 2s2, 2 P6, 3s2 , 3p6, 4s2, 3d10, 4p6, 5s2, 4г10, 5 стр6, 6s2 - [Xe], 6s2