Пример за принцип на AUFBAU

The принцип на aufbau (състав) е принцип на атомната физика, който обяснява разположението 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 2p_х, 2 P_Y. и 2р_z. 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 предходните правила, орбиталните нива на първите 10 елемента на периодичната таблица, представени по следния начин:

Н: 1s¹
Той: 1s²
Li: 1s² , 2s¹
Бъдете: 1s² , 2s²
B: 1s² , 2s², 2 P¹ (1s² , 2s², [2 С_х¹)
C: 1s² , 2s², 2 P² (1s² , 2s², [2 С_х¹, 2 P_Y.¹])
N: 1s² , 2s², 2 P³ (1s² , 2s², [2 С_х¹, 2 P_Y.¹, 2 P_z¹])
O: 1s² , 2s², 2 P⁴ (1s² , 2s², [2 С_х², 2 P_Y.¹, 2 P_z¹])
F: 1s² , 2s², 2 P⁵ (1s² , 2s², [2 С_х², 2 P_Y.², 2 P_z¹])
Ne: 1s² , 2s², 2 P⁶ (1s² , 2s², [2 С_х², 2 P_Y.², 2 P_z²])

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