AUFBAU პრინციპის მაგალითი

aufbau პრინციპი (კომპოზიცია) არის ატომური ფიზიკის პრინციპი, რომელიც განმარტავს ელექტრონების განლაგებას მათ ორბიტებში ატომის ბირთვის გარშემო.

ატომის ხასიათისა და კონფიგურაციის შესახებ სხვადასხვა კვლევები, რომლებიც საშუალებას გვაძლევს გავიგოთ მისი მახასიათებლები, მრავალი მკვლევარის შესწავლის საგანი გახდა. მათ შორის აღსანიშნავია ნილს ბორის, დანიელი ფიზიკოსის ნაშრომი, რომელმაც ერნესტ რუტერფორდის მიერ შემოთავაზებული ატომური მოდელი სრულყოფა.

მის მოდელს აქვს შემდეგი მახასიათებლები: ატომის ბირთვს უკავია ცენტრი, ხოლო ელექტრონი ბრუნავს გარშემო წრიულ ორბიტებზე. იმის ახსნა, თუ რატომ არ კარგავს ის ენერგიას წრიულ ორბიტაზე და ტალღის ქცევის აღმოჩენების გათვალისწინებით იგივე ნაწილაკების დრო, რაც ელექტრონებს აქვთ, მან ჩათვალა, რომ ელექტრონები ენერგიის დონიდან მეორეზე ხტება, ასხივებს ან შთანთქავს ენერგია

იცოდით რომ ამ ორბიტალურ დონეზე რეგულირდება განტოლება 2n²სხვა სიტყვებით რომ ვთქვათ, ორბიტაზე ელექტრონების მაქსიმალური რაოდენობა ტოლია ორბიტის რაოდენობის ორჯერ კვადრატისა. დღემდე ცნობილი ელემენტებისათვის ჩვენ გვაქვს 7 ცნობილი ორბიტა, რომელშიც K ორბიტას აქვს 2 ელექტრონი, L, 8 ელექტრონი; M აქვს 18 ელექტრონს, N შეიცავს 32, O შეიცავს 50, P შეიცავს 72 და Q შეიცავს 98.

ასევე აღმოაჩინეს, რომ ელექტრონებს აქვთ ოთხი კვანტური რიცხვი: ძირითადი n, რაც მიუთითებს მათ დაშორებას ბირთვიდან; აზიმუტალური კვანტური რიცხვი, l, რომელიც მიუთითებს ორბიტალზე, რომელშიც მდებარეობს მაგნიტური კვანტური რიცხვი m (s, p, d, f და ა.შ.), რომელიც განსაზღვრავს მის ტრაექტორია ორბიტალში და ტრიალის რიცხვი, s, რომელიც შეიძლება იყოს დადებითი ან უარყოფითი, მნიშვნელობით 1/2. რომ ერთ და იმავე ბილიკზე მყოფ ორ ელექტრონს (იგივე რიცხვები n და l) ერთდროულად არ შეიძლება ჰქონდეს იგივე მაგნიტური კვანტური რიცხვი ან იგივე დატრიალების რიცხვი. ანუ, ატომში ორ ელექტრონს არ შეიძლება ჰქონდეს ოთხივე თანაბარი კვანტური რიცხვი (პაულის გამორიცხვის პრინციპი)

ამან გამოიწვია დასკვნა, რომ სხვადასხვა ელექტრონების ერთსა და იმავე ორბიტალურ დონეზე თანაარსებობა, დონეები ენერგია იყოფა ქვედონეებად, რომელთაგან თითოეული იყოფა ორბიტალებად, რომლებიც შეიძლება შეიცავდეს მხოლოდ წყვილი ელექტრონები.

ამ დაკვირვების თანახმად, ენერგეტიკული დონე K შეიცავს მხოლოდ ერთ ქვექვემდებარებას, რომელსაც ეწოდება s დონე, რომელსაც შეუძლია დაიკავოს ერთი ან ორი ელექტრონი.

შემდეგ დონეზე, L- ს ექნება ოთხი ელექტრონული ქვედონე: დონის s, რომელსაც ეწოდება 2s და დონის სახელწოდება 2p, რომელიც თავის მხრივ შედგება სამი ორბიტალიდან, სახელწოდებით 2p_x, 2 გვ_ი და 2p_ზ. მესამე დონეს ექნება შემდეგი ქვედონეები: 3s, 3p და 3D. 3d ქვექვემდებარებას ექნება 5 ორბიტალი, რომელთაგან თითოეულს ორი ელექტრონი დაიკავებს. შემდეგ დონეებს შეიძლება ჰქონდეთ ორბიტალები, რომლებსაც დაემატება ასოები f, g, h და i.

ამას დავამატებთ, რომ როდესაც ელექტრონები არ არიან საკმარისი ენერგიის დონის ასასრულებლად, ისინი ნაწილდებიან ორბიტალებში. (ჰუნდის წესი).

ეს ქვედონეები და ორბიტალები შემთხვევით არ არის შევსებული. ელექტრონებს ორბიტებში ორგანიზებული აქვთ ქვედა ენერგიის, შემდეგ კი უფრო მაღალი ენერგიის დონის შევსება. ეს წარმოდგენილია გრაფიკულად და ამის გამო მას უწოდებენ ხერხის ან დიაგონალების წესს.

წინა წესების თანახმად, პერიოდული სისტემის პირველი 10 ელემენტის ორბიტალური დონე წარმოდგენილია შემდეგნაირად:

H: 1 წმ¹
ის: 1 წმ²
Li: 1 წმ² , 2s¹
იყოს: 1s² , 2s²
B: 1s² , 2s², 2 გვ¹ (1 წ² , 2s², [2 გვ_x¹)
C: 1 წმ² , 2s², 2 გვ² (1 წ² , 2s², [2 გვ_x¹, 2 გვ_ი¹])
N: 1s² , 2s², 2 გვ³ (1 წ² , 2s², [2 გვ_x¹, 2 გვ_ი¹, 2 გვ_ზ¹])
O: 1s² , 2s², 2 გვ⁴ (1 წ² , 2s², [2 გვ_x², 2 გვ_ი¹, 2 გვ_ზ¹])
F: 1s² , 2s², 2 გვ⁵ (1 წ² , 2s², [2 გვ_x², 2 გვ_ი², 2 გვ_ზ¹])
Ne: 1s² , 2s², 2 გვ⁶ (1 წ² , 2s², [2 გვ_x², 2 გვ_ი², 2 გვ_ზ²])

როგორც ამ მაგალითებში ვხედავთ, ჯერ ივსება ნაკლები ენერგიის მქონე დონეები, რომლებიც ამ შემთხვევაში s დონეზეა, შემდეგ კი p დონე.

ასევე შეგვიძლია დავაკვირდეთ, რომ დონის გაჯერება ხდება ინერტული გაზებით Helium და Neon.

მრავალ პერიოდულ ცხრილში მონაცემების სახით ვხვდებით ენერგიის დონის ელექტრონულ სტრუქტურას და მოკლედ, ფრჩხილებში ვხვდებით ინერტულ ელემენტს ელემენტამდე და შემდეგ დანარჩენ დონეებზე ორბიტალები.

მაგალითად, ნატრიუმის შემთხვევაში, ჩვენ ვხედავთ, რომ იგი წარმოდგენილია ამ ორიდან რომელიმეში:

Na: 1 წმ² , 2s², 2 გვ⁶, 3s¹
Na: [Ne], 3s¹

ახლა, თუ გადავხედავთ ქვედონის დონის გრაფიკს, ვნახავთ, მაგალითად, ელემენტებს, როგორიცაა კალიუმი ან კალციუმი, მიუხედავად იმისა, რომ მე -4 დონეზეა, არ დაიკავებს 3d ქვექვემდებარებას, რადგან მას აქვს უფრო მაღალი ენერგია, ვიდრე დონე 4s. ასე რომ, ბორის წესის თანახმად, პირველი დონის მე -4 ადგილი დაიკავებს, ვიდრე ეს იქნება 3 დ.

K: 1s² , 2s², 2 გვ⁶, 3s² , 3 გვ⁶, 4s¹ - [Ar], 4s¹
Ca: 1 წმ² , 2s², 2 გვ⁶, 3s² , 3 გვ⁶, 4s² - [Ar], 4s²
სკ: 1 წმ² , 2s², 2 გვ⁶, 3s² , 3 გვ⁶, 4s¹, 3D¹ - [Ar], 4s¹, 3D¹
Ti: 1 წმ² , 2s², 2 გვ⁶, 3s² , 3 გვ⁶, 4s², 3D² - [Ar], 4s², 3D²

ორბიტალების მიმდევრობის თანმიმდევრობა Aufbau პრინციპის მიხედვით და რომლის დადგენა შეგვიძლია გრაფიკის დიაგონალზე დაკვირვებით, შემდეგი იქნება:

1 ს², 2s², 2 გვ⁶, 3s², 3 გვ⁶, 4s², 3D¹⁰, 4 გვ⁶, 5 წ², 4 დ¹⁰, 5 გვ⁶, 6 წ², 4 ვ¹⁴, 5 დ¹⁰, 6 გვ⁶, 7 წ²

აუფაუს პრინციპის მაგალითები

ზოგიერთი ელემენტის ელექტრონული დონის წარმოდგენა Aufbau პრინციპის შესაბამისად:

დიახ: 1 წმ² , 2s², 2 გვ⁶, 3s², 3 გვ² - [Ne], 3s², 3 გვ²
P: 1s² , 2s², 2 გვ⁶, 3s², 3 გვ⁴ - [Ne], 3s², 3 გვ⁴
Ar: P: 1s² , 2s², 2 გვ⁶, 3s², 3 გვ⁶ - [Ne], 3s², 3 გვ⁶
V: 1 წმ² , 2s², 2 გვ⁶, 3s² , 3 გვ⁶, 4s², 3D³ - [Ar], 4s², 3D³
რწმენა: 1 წ² , 2s², 2 გვ⁶, 3s² , 3 გვ⁶, 4s², 3D⁶ - [Ar], 4s², 3D⁶
Zn: 1s² , 2s², 2 გვ⁶, 3s² , 3 გვ⁶, 4s², 3D¹⁰ - [Ar], 4s², 3D¹⁰
Ga: 1 წმ² , 2s², 2 გვ⁶, 3s² , 3 გვ⁶, 4s², 3D¹⁰, 4 გვ¹ - [Ar], 4s², 3D¹⁰, 4 გვ¹
გე: 1 წ² , 2s², 2 გვ⁶, 3s² , 3 გვ⁶, 4s², 3D¹⁰, 4 გვ² - [Ar], 4s², 3D¹⁰, 4 გვ²
Br: 1s² , 2s², 2 გვ⁶, 3s² , 3 გვ⁶, 4s², 3D¹⁰, 4 გვ⁵ - [Ar], 4s², 3D¹⁰, 4 გვ⁵
Kr: 1s² , 2s², 2 გვ⁶, 3s² , 3 გვ⁶, 4s², 3D¹⁰, 4 გვ⁶ - [Ar], 4s², 3D¹⁰, 4 გვ⁶
რბ: 1 წმ² , 2s², 2 გვ⁶, 3s² , 3 გვ⁶, 4s², 3D¹⁰, 4 გვ⁶, 5 წ¹ - [Kr], 5 წ¹
Sr: 1s² , 2s², 2 გვ⁶, 3s² , 3 გვ⁶, 4s², 3D¹⁰, 4 გვ⁶, 5 წ² - [Kr], 5 წ²
Y: 1 წმ² , 2s², 2 გვ⁶, 3s² , 3 გვ⁶, 4s², 3D¹⁰, 4 გვ⁶, 5 წ², 4 დ¹ - [Kr], 5 წ², 4 დ¹
ზრ: 1 წმ² , 2s², 2 გვ⁶, 3s² , 3 გვ⁶, 4s², 3D¹⁰, 4 გვ⁶, 5 წ², 4 დ² - [Kr], 5 წ², 4 დ²
აგ: 1 წ² , 2s², 2 გვ⁶, 3s² , 3 გვ⁶, 4s², 3D¹⁰, 4 გვ⁶, 5 წ², 4 დ⁹ - [Kr], 5 წ², 4 დ⁹
Cd: 1 წმ² , 2s², 2 გვ⁶, 3s² , 3 გვ⁶, 4s², 3D¹⁰, 4 გვ⁶, 5 წ², 4 დ¹⁰ - [Kr], 5 წ², 4 დ¹⁰
I: 1s² , 2s², 2 გვ⁶, 3s² , 3 გვ⁶, 4s², 3D¹⁰, 4 გვ⁶, 5 წ², 4 დ⁹, 5 გვ⁵ - [Kr], 5 წ², 4 დ⁹, 5 გვ⁵
Xe: 1 წმ² , 2s², 2 გვ⁶, 3s² , 3 გვ⁶, 4s², 3D¹⁰, 4 გვ⁶, 5 წ², 4 დ¹⁰, 5 გვ⁶ - [Kr], 5 წ², 4 დ¹⁰, 5 გვ⁶
Cs: 1s² , 2s², 2 გვ⁶, 3s² , 3 გვ⁶, 4s², 3D¹⁰, 4 გვ⁶, 5 წ², 4 დ⁹, 5 გვ⁶, 6 წ¹ - [Xe], 6 წ¹
Ba: 1 წმ² , 2s², 2 გვ⁶, 3s² , 3 გვ⁶, 4s², 3D¹⁰, 4 გვ⁶, 5 წ², 4 დ¹⁰, 5 გვ⁶, 6 წ² - [Xe], 6 წ²