Primjer načela AUFBAU

The aufbau princip (sastav) je načelo atomske fizike, koje objašnjava raspored elektrona u njihovim orbitama oko jezgre atoma.

Različita istraživanja o prirodi i konfiguraciji atoma, koja nam omogućuju razumijevanje njegovih karakteristika, bila su predmet proučavanja mnogih istraživača. Među njima je značajno djelo Nielsa Bohra, danskog fizičara, koji je usavršio atomski model koji je predložio Ernest Rutherford.

Njegov model ima sljedeće značajke: jezgra atoma zauzima središte, dok se elektron okreće oko kružnih orbita. Objasniti zašto ne gubi energiju u kružnoj orbiti, uzimajući u obzir otkrića ponašanja valova i isto vrijeme čestica kao i elektroni, smatrao je da elektroni skaču s razine energije na drugu, emitirajući ili upijajući Energija.

Jeste li znali da se tim orbitalnim razinama upravlja jednadžbom 2n²Drugim riječima, maksimalni broj elektrona u orbiti jednak je dvostrukom kvadratu broja orbite. Za do danas poznate elemente imamo 7 poznatih orbita, u kojima K orbita ima 2 elektrona, L, 8 elektrona; M ima 18 elektrona, N sadrži 32, O sadrži 50, P sadrži 72 i Q sadrži 98.

Također je otkriveno da elektroni imaju četiri kvantna broja: glavni n, što ukazuje na njihovu udaljenost od jezgre; azimutni kvantni broj, l, koji označava orbitalu u kojoj se nalazi magnetni kvantni broj m (s, p, d, f, itd.), koji određuje njegovu putanju unutar orbitale i spin broj s, koji može biti pozitivan ili negativan, s vrijednošću od 1/2. Da dva elektrona u istoj putanji (isti brojevi n i l) ne mogu imati isti magnetski kvantni broj ili isti spin broj istovremeno. Odnosno, dva elektrona u atomu ne mogu imati sva četiri jednaka kvantna broja (Paulijev princip isključenja)

To je dovelo do zaključka da različiti elektroni mogu koegzistirati na istoj orbitalnoj razini, razinama energetika podijeljena je u podrazine, od kojih je svaka podijeljena na orbitale koje mogu sadržavati samo par elektroni.

Prema ovom zapažanju, energetska razina K sadrži samo jedan podnivo, nazvan s nivo, koji može zauzeti jedan ili dva elektrona.

Sljedeća razina, L, imat će četiri elektronička podrazine: razinu s, nazvanu 2s, i razinu zvanu 2p, koja se pak sastoji od tri orbitale, zvane 2p_x, 2 str_Y i 2p_z. Treća razina imat će sljedeće podrazine: 3s, 3p i 3d. 3D podnivo imat će 5 orbitala, od kojih će svaku zauzimati dva elektrona. Sljedeće razine mogu imati orbitale koji će se dodati, slovima f, g, h i i.

Tome dodamo da kad elektroni nisu dovoljni za postizanje razine energije, raspoređuju se u orbitalama. (Hundovo pravilo).

Ti podrazini i orbitale nisu nasumično popunjeni. Elektroni u orbitama organizirani su tako da prvo ispune niže razine energije, a zatim više razine energije. To je prikazano grafički i zbog toga se naziva pravilom pile ili dijagonala.

Prema prethodnim pravilima, orbitalne razine prvih 10 elemenata periodnog sustava, predstavljene na sljedeći način:

H: 1s¹
On: 1s²
Li: 1s² , 2s¹
Budi: 1s² , 2s²
B: 1s² , 2s², 2 str¹ (1s² , 2s², [2 str_x¹)
C: 1s² , 2s², 2 str² (1s² , 2s², [2 str_x¹, 2 str_Y¹])
N: 1s² , 2s², 2 str³ (1s² , 2s², [2 str_x¹, 2 str_Y¹, 2 str_z¹])
O: 1s² , 2s², 2 str⁴ (1s² , 2s², [2 str_x², 2 str_Y¹, 2 str_z¹])
Ž: 1s² , 2s², 2 str⁵ (1s² , 2s², [2 str_x², 2 str_Y², 2 str_z¹])
Ne: 1s² , 2s², 2 str⁶ (1s² , 2s², [2 str_x², 2 str_Y², 2 str_z²])

Kao što vidimo u ovim primjerima, prvo se pune razine s manje energije, što su u ovom slučaju s razine, a zatim p razina.

Također možemo primijetiti da se zasićenje razina događa s inertnim plinovima Helijem i Neonom.

U mnogim periodnim tablicama kao dio podataka nalazimo elektroničku strukturu razine energije i Ukratko, u zagradama pronalazimo inertni element prije elementa, a zatim i ostale razine orbitale.

Na primjer, u slučaju natrija, možemo ga vidjeti predstavljenog na bilo koji od ova dva načina:

Na: 1s² , 2s², 2 str⁶, 3s¹
Na: [Ne], 3s¹

Sada, ako pogledamo graf podrazina, vidjet ćemo, na primjer, da u elementima, kao što su kalij ili Kalcij, iako je na razini 4, neće zauzeti 3d podnivo, jer ima veću energiju od razina 4s. Dakle, prema Bohrovom pravilu, razina 4s prvo će biti zauzeta, prije 3d:

K: 1s² , 2s², 2 str⁶, 3s² , 3p⁶, 4s¹ - [Ar], 4 s¹
Ca: 1s² , 2s², 2 str⁶, 3s² , 3p⁶, 4s² - [Ar], 4 s²
Sc: 1s² , 2s², 2 str⁶, 3s² , 3p⁶, 4s¹, 3d¹ - [Ar], 4 s¹, 3d¹
Ti: 1s² , 2s², 2 str⁶, 3s² , 3p⁶, 4s², 3d² - [Ar], 4 s², 3d²

Slijed redoslijeda orbitala prema Aufbauovom principu i koji možemo utvrditi promatrajući dijagonale grafa, bio bi sljedeći:

1s², 2s², 2 str⁶, 3s², 3p⁶, 4s², 3d¹⁰, 4p⁶, 5s², 4d¹⁰, 5 str⁶, 6s², 4f¹⁴, 5 d¹⁰, 6p⁶, 7s²

Primjeri Aufbauova principa

Prikaz elektroničkih razina nekih elemenata prema Aufbauovom principu:

Da: 1s² , 2s², 2 str⁶, 3s², 3p² - [Ne], 3s², 3p²
P: 1s² , 2s², 2 str⁶, 3s², 3p⁴ - [Ne], 3s², 3p⁴
Ar: P: 1s² , 2s², 2 str⁶, 3s², 3p⁶ - [Ne], 3s², 3p⁶
V: 1s² , 2s², 2 str⁶, 3s² , 3p⁶, 4s², 3d³ - [Ar], 4 s², 3d³
Vjera: 1s² , 2s², 2 str⁶, 3s² , 3p⁶, 4s², 3d⁶ - [Ar], 4 s², 3d⁶
Zn: 1s² , 2s², 2 str⁶, 3s² , 3p⁶, 4s², 3d¹⁰ - [Ar], 4 s², 3d¹⁰
Ga: 1s² , 2s², 2 str⁶, 3s² , 3p⁶, 4s², 3d¹⁰, 4p¹ - [Ar], 4 s², 3d¹⁰, 4p¹
Ge: 1s² , 2s², 2 str⁶, 3s² , 3p⁶, 4s², 3d¹⁰, 4p² - [Ar], 4 s², 3d¹⁰, 4p²
Br: 1s² , 2s², 2 str⁶, 3s² , 3p⁶, 4s², 3d¹⁰, 4p⁵ - [Ar], 4 s², 3d¹⁰, 4p⁵
Kr: 1s² , 2s², 2 str⁶, 3s² , 3p⁶, 4s², 3d¹⁰, 4p⁶ - [Ar], 4 s², 3d¹⁰, 4p⁶
Rb: 1s² , 2s², 2 str⁶, 3s² , 3p⁶, 4s², 3d¹⁰, 4p⁶, 5s¹ - [Kr], 5s¹
Sr: 1s² , 2s², 2 str⁶, 3s² , 3p⁶, 4s², 3d¹⁰, 4p⁶, 5s² - [Kr], 5s²
Y: 1s² , 2s², 2 str⁶, 3s² , 3p⁶, 4s², 3d¹⁰, 4p⁶, 5s², 4d¹ - [Kr], 5s², 4d¹
Zr: 1s² , 2s², 2 str⁶, 3s² , 3p⁶, 4s², 3d¹⁰, 4p⁶, 5s², 4d² - [Kr], 5s², 4d²
Ag: 1s² , 2s², 2 str⁶, 3s² , 3p⁶, 4s², 3d¹⁰, 4p⁶, 5s², 4d⁹ - [Kr], 5s², 4d⁹
CD: 1s² , 2s², 2 str⁶, 3s² , 3p⁶, 4s², 3d¹⁰, 4p⁶, 5s², 4d¹⁰ - [Kr], 5s², 4d¹⁰
I: 1s² , 2s², 2 str⁶, 3s² , 3p⁶, 4s², 3d¹⁰, 4p⁶, 5s², 4d⁹, 5 str⁵ - [Kr], 5s², 4d⁹, 5 str⁵
Xe: 1s² , 2s², 2 str⁶, 3s² , 3p⁶, 4s², 3d¹⁰, 4p⁶, 5s², 4d¹⁰, 5 str⁶ - [Kr], 5s², 4d¹⁰, 5 str⁶
Cs: 1s² , 2s², 2 str⁶, 3s² , 3p⁶, 4s², 3d¹⁰, 4p⁶, 5s², 4d⁹, 5 str⁶, 6s¹ - [Xe], 6 s¹
Ba: 1s² , 2s², 2 str⁶, 3s² , 3p⁶, 4s², 3d¹⁰, 4p⁶, 5s², 4d¹⁰, 5 str⁶, 6s² - [Xe], 6 s²