AUFBAU პრინციპის მაგალითი
ფიზიკა / / July 04, 2021
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 დონეს მართავს 2n განტოლება2სხვა 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 ქვეთვალს, 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 2px, 2 გვი და 2pზ. 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 ივსება. 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 გვx1)
C: 1 წმ2 , 2s2, 2 გვ2 (1 წ2 , 2s2, [2 გვx1, 2 გვი1])
N: 1s2 , 2s2, 2 გვ3 (1 წ2 , 2s2, [2 გვx1, 2 გვი1, 2 გვზ1])
O: 1s2 , 2s2, 2 გვ4 (1 წ2 , 2s2, [2 გვx2, 2 გვი1, 2 გვზ1])
F: 1s2 , 2s2, 2 გვ5 (1 წ2 , 2s2, [2 გვx2, 2 გვი2, 2 გვზ1])
Ne: 1s2 , 2s2, 2 გვ6 (1 წ2 , 2s2, [2 გვx2, 2 გვი2, 2 გვზ2])
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- ს 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