AUFBAU principa piemērs

The aufbau princips (kompozīcija) ir atomu fizikas princips, kas izskaidro elektronu izvietojumu to orbītā ap atoma kodolu.

Dažādie pētījumi par atoma dabu un konfigurāciju, kas ļauj mums saprast tā īpašības, ir pētījuši daudzi pētnieki. Starp tiem ievērojams ir dāņu fiziķa Nīla Bora darbs, kurš pilnveidoja Ernesta Raterforda piedāvāto atomu modeli.

Viņa modelim ir šādas īpašības: atoma kodols aizņem centru, bet elektrons rotē ap apļveida orbītām. Lai izskaidrotu, kāpēc tas nezaudē enerģiju apļveida orbītā, un ņemot vērā viļņu uzvedības un tā paša daļiņu laika, kāds ir elektroniem, viņš uzskatīja, ka elektroni lec no enerģijas līmeņa uz citu, izstarojot vai absorbējot Enerģija.

Vai zinājāt, ka šos orbītas līmeņus regulē vienādojums 2n²Citiem vārdiem sakot, maksimālais elektronu skaits orbītā ir vienāds ar orbītas skaita kvadrātu, kas ir divreiz lielāks. Līdz šim zināmajiem elementiem mums ir 7 zināmas orbītas, kurās K orbītā ir 2 elektroni, L - 8 elektroni; M ir 18 elektroni, N satur 32, O satur 50, P satur 72 un Q satur 98.

Tika arī atklāts, ka elektroniem ir četri kvantu skaitļi: galvenais n, kas norāda to attālumu no kodola; azimutālais kvantu skaitlis l, kas norāda orbitāli, kurā atrodas magnētiskais kvantu skaitlis m (s, p, d, f utt.), kas nosaka tā trajektoriju orbītā un griezes skaitli s, kas var būt pozitīvs vai negatīvs, ar vērtību 1/2. Ka diviem elektroniem vienā un tajā pašā ceļā (vienādiem skaitļiem n un l) vienlaikus nevar būt viens un tas pats magnētiskais kvantu skaitlis vai viens spin skaitlis. Tas ir, diviem atomā esošajiem elektroniem nevar būt visi četri vienādi kvantu skaitļi (Pauli izslēgšanas princips)

Tas ļāva secināt, ka dažādu elektronu līdzāspastāvēšanai vienā orbītas līmenī līmeņi enerģētika ir sadalīta apakšlīmeņos, no kuriem katrs savukārt ir sadalīts orbitālēs, kurās var būt tikai pāris elektroni.

Saskaņā ar šo novērojumu enerģijas līmenis K satur tikai vienu apakšlīmeni, ko sauc par s līmeni un kuru var aizņemt viens vai divi elektroni.

Nākamajam līmenim L būs četras elektroniskas apakšlīmenis: līmenis s, ko sauc par 2s, un līmenis, ko sauc par 2p, kuru savukārt veido trīs orbitāles, ko sauc par 2p_x, 2 P._Jā un 2p_z. Trešajam līmenim būs šādas apakšlīmenis: 3s, 3p un 3d. 3D apakšlīmenim būs 5 orbitāles, no kurām katru aizņems divi elektroni. Šādos līmeņos var būt pievienotas orbitāles ar burtiem f, g, h un i.

Tam mēs pievienojam, ka tad, kad ar elektroniem nepietiek, lai pabeigtu enerģijas līmeni, tie tiek sadalīti orbitālēs. (Hunda likums).

Šīs apakšlīmenis un orbitāles nav nejauši aizpildītas. Orbītā esošie elektroni ir sakārtoti, vispirms piepildot zemākos enerģijas līmeņus un pēc tam augstākos enerģijas līmeņus. Tas tiek attēlots grafiski, un šī iemesla dēļ to sauc par zāģa vai diagonāļu likumu.

Saskaņā ar iepriekšējiem noteikumiem periodiskās tabulas pirmo 10 elementu orbitālie līmeņi tiek attēloti šādi:

H: 1s¹
Viņš: 1s²
Li: 1s² , 2s¹
Esiet: 1s² , 2s²
B: 1s² , 2s², 2 P.¹ (1s² , 2s², [2 P_x¹)
C: 1s² , 2s², 2 P.² (1s² , 2s², [2 P_x¹, 2 P._Jā¹])
N: 1s² , 2s², 2 P.³ (1s² , 2s², [2 P_x¹, 2 P._Jā¹, 2 P._z¹])
O: 1s² , 2s², 2 P.⁴ (1s² , 2s², [2 P_x², 2 P._Jā¹, 2 P._z¹])
F: 1s² , 2s², 2 P.⁵ (1s² , 2s², [2 P_x², 2 P._Jā², 2 P._z¹])
Ne: 1s² , 2s², 2 P.⁶ (1s² , 2s², [2 P_x², 2 P._Jā², 2 P._z²])

Kā redzam šajos piemēros, vispirms tiek aizpildīti līmeņi ar mazāku enerģiju, kas šajā gadījumā ir s līmeņi un pēc tam p līmenis.

Varam arī novērot, ka līmeņu piesātinājums notiek ar inertajām gāzēm Hēliju un Neonu.

Daudzās periodiskajās tabulās kā datu daļu atrodam enerģijas līmeņu elektronisko struktūru un Īsāk sakot, iekavās atrodam inerto elementu pirms elementa un pēc tam pārējos līmeņus orbītas.

Piemēram, nātrija gadījumā mēs varam redzēt to attēlotu kādā no šiem diviem veidiem:

Na: 1s² , 2s², 2 P.⁶, 3s¹
Na: [Ne], 3s¹

Tagad, aplūkojot apakšlīmeņu diagrammu, mēs redzēsim, piemēram, ka tādos elementos kā kālijs vai Neskatoties uz to, ka kalcijs atrodas 4. līmenī, tas neaizņems 3d apakšlīmeni, jo tam ir lielāka enerģija nekā 4.s līmenis. Tātad saskaņā ar Bora likumu 4. līmenis tiks aizņemts vispirms, pirms 3d:

K: 1s² , 2s², 2 P.⁶, 3s² , 3p⁶, 4s¹ - [Ar], 4s¹
Ca: 1s² , 2s², 2 P.⁶, 3s² , 3p⁶, 4s² - [Ar], 4s²
Sc: 1s² , 2s², 2 P.⁶, 3s² , 3p⁶, 4s¹, 3d¹ - [Ar], 4s¹, 3d¹
Ti: 1s² , 2s², 2 P.⁶, 3s² , 3p⁶, 4s², 3d² - [Ar], 4s², 3d²

Orbitāļu secības secība pēc Aufbau principa un to, ko mēs varam secināt, novērojot diagrammas diagonāles, būtu šāda:

1.s², 2s², 2 P.⁶, 3s², 3p⁶, 4s², 3d¹⁰, 4p⁶, 5s², 4d¹⁰, 5 lpp⁶, 6s², 4f¹⁴, 5 d¹⁰, 6p⁶, 7s²

Aufbau principa piemēri

Dažu elementu elektronisko līmeņu attēlojums saskaņā ar Aufbau principu:

Jā: 1s² , 2s², 2 P.⁶, 3s², 3p² - [Ne], 3s², 3p²
P: 1s² , 2s², 2 P.⁶, 3s², 3p⁴ - [Ne], 3s², 3p⁴
Ar: P: 1s² , 2s², 2 P.⁶, 3s², 3p⁶ - [Ne], 3s², 3p⁶
V: 1s² , 2s², 2 P.⁶, 3s² , 3p⁶, 4s², 3d³ - [Ar], 4s², 3d³
Ticība: 1s² , 2s², 2 P.⁶, 3s² , 3p⁶, 4s², 3d⁶ - [Ar], 4s², 3d⁶
Zn: 1s² , 2s², 2 P.⁶, 3s² , 3p⁶, 4s², 3d¹⁰ - [Ar], 4s², 3d¹⁰
Ga: 1s² , 2s², 2 P.⁶, 3s² , 3p⁶, 4s², 3d¹⁰, 4p¹ - [Ar], 4s², 3d¹⁰, 4p¹
Ģe: 1s² , 2s², 2 P.⁶, 3s² , 3p⁶, 4s², 3d¹⁰, 4p² - [Ar], 4s², 3d¹⁰, 4p²
Br: 1s² , 2s², 2 P.⁶, 3s² , 3p⁶, 4s², 3d¹⁰, 4p⁵ - [Ar], 4s², 3d¹⁰, 4p⁵
Kr: 1s² , 2s², 2 P.⁶, 3s² , 3p⁶, 4s², 3d¹⁰, 4p⁶ - [Ar], 4s², 3d¹⁰, 4p⁶
Rb: 1s² , 2s², 2 P.⁶, 3s² , 3p⁶, 4s², 3d¹⁰, 4p⁶, 5s¹ - [Kr], 5s¹
Sr: 1s² , 2s², 2 P.⁶, 3s² , 3p⁶, 4s², 3d¹⁰, 4p⁶, 5s² - [Kr], 5s²
Y: 1s² , 2s², 2 P.⁶, 3s² , 3p⁶, 4s², 3d¹⁰, 4p⁶, 5s², 4d¹ - [Kr], 5s², 4d¹
Zr: 1s² , 2s², 2 P.⁶, 3s² , 3p⁶, 4s², 3d¹⁰, 4p⁶, 5s², 4d² - [Kr], 5s², 4d²
Ag: 1s² , 2s², 2 P.⁶, 3s² , 3p⁶, 4s², 3d¹⁰, 4p⁶, 5s², 4d⁹ - [Kr], 5s², 4d⁹
CD: 1s² , 2s², 2 P.⁶, 3s² , 3p⁶, 4s², 3d¹⁰, 4p⁶, 5s², 4d¹⁰ - [Kr], 5s², 4d¹⁰
I: 1s² , 2s², 2 P.⁶, 3s² , 3p⁶, 4s², 3d¹⁰, 4p⁶, 5s², 4d⁹, 5 lpp⁵ - [Kr], 5s², 4d⁹, 5 lpp⁵
Xe: 1s² , 2s², 2 P.⁶, 3s² , 3p⁶, 4s², 3d¹⁰, 4p⁶, 5s², 4d¹⁰, 5 lpp⁶ - [Kr], 5s², 4d¹⁰, 5 lpp⁶
Cs: 1s² , 2s², 2 P.⁶, 3s² , 3p⁶, 4s², 3d¹⁰, 4p⁶, 5s², 4d⁹, 5 lpp⁶, 6s¹ - [Xe], 6s¹
Ba: 1s² , 2s², 2 P.⁶, 3s² , 3p⁶, 4s², 3d¹⁰, 4p⁶, 5s², 4d¹⁰, 5 lpp⁶, 6s² - [Xe], 6s²