Przykład zasady AUFBAU

zasada aufbau (skład) to zasada fizyki atomowej, która wyjaśnia układ elektronów na ich orbitach wokół jądra atomu.

Różnorodne badania nad naturą i konfiguracją atomu, które pozwalają nam zrozumieć jego cechy, były przedmiotem badań wielu badaczy. Wśród nich na uwagę zasługuje praca Nielsa Bohra, duńskiego fizyka, który udoskonalił model atomowy zaproponowany przez Ernesta Rutherforda.

Jego model ma następujące cechy: jądro atomu zajmuje centrum, podczas gdy elektron krąży po kołowych orbitach. Wyjaśnić, dlaczego nie traci energii na orbicie kołowej, biorąc pod uwagę odkrycia zachowania falowego i uważał, że elektrony przeskakują z poziomu energii na inny, emitując lub pochłaniając Energia.

Czy wiesz, że tymi poziomami orbitalnymi rządzi równanie 2n²Innymi słowy, maksymalna liczba elektronów na orbicie jest równa dwukrotności kwadratu liczby orbity. Dla pierwiastków znanych do tej pory mamy 7 znanych orbit, w których orbita K ma 2 elektrony, L 8 elektronów; M ma 18 elektronów, N zawiera 32, O zawiera 50, P zawiera 72, a Q zawiera 98.

Odkryto również, że elektrony mają cztery liczby kwantowe: główną n, która wskazuje ich odległość od jądra; azymutalna liczba kwantowa l, która wskazuje orbitę, na której znajduje się magnetyczna liczba kwantowa m (s, p, d, f, itd.), która określa jego trajektorię w obrębie orbity oraz liczbę spinową s, która może być dodatnia lub ujemna, o wartości 1/2. Że dwa elektrony na tej samej ścieżce (te same liczby n i l) nie mogą mieć w tym samym czasie tej samej magnetycznej liczby kwantowej lub tej samej liczby spinowej. Oznacza to, że dwa elektrony w atomie nie mogą mieć wszystkich czterech równych liczb kwantowych (zasada wykluczenia Pauliego)

Doprowadziło to do wniosku, że aby różne elektrony współistniały na tym samym poziomie orbitalnym, poziomy energetyka jest podzielona na podpoziomy, z których każdy z kolei jest podzielony na orbitale, które mogą zawierać tylko parę elektrony.

Zgodnie z tą obserwacją poziom energii K zawiera tylko jeden podpoziom, zwany poziomem s, który może zajmować jeden lub dwa elektrony.

Następny poziom, L, będzie miał cztery podpoziomy elektroniczne: poziom s, zwany 2s, oraz poziom zwany 2p, który z kolei składa się z trzech orbitali, nazwanych 2p_x, 2 godz_Tak i 2p_z. Trzeci poziom będzie miał następujące podpoziomy: 3s, 3p i 3d. Podpoziom 3d będzie miał 5 orbitali, z których każdy będzie zajęty przez dwa elektrony. Następujące poziomy mogą zawierać orbitale, które zostaną dodane, z literami f, g, h oraz i.

Do tego dodamy, że gdy elektrony nie wystarczają do uzupełnienia poziomu energetycznego, są one rozłożone na orbitalach. (reguła Hunda).

Te podpoziomy i orbitale nie są wypełniane losowo. Elektrony na orbitach są zorganizowane poprzez wypełnienie najpierw niższych poziomów energii, a następnie wyższych poziomów energii. Jest to przedstawione graficznie i dlatego nazywa się to regułą piły lub przekątnych.

Zgodnie z poprzednimi zasadami, poziomy orbitalne pierwszych 10 elementów układu okresowego, reprezentowane w następujący sposób:

H: 1s¹
On: 1s²
Li: 1s² , 2s¹
Być: 1s² , 2s²
B: 1s² , 2s²,2P¹ (1s² , 2s²,[2P_x¹)
C: 1s² , 2s²,2P² (1s² , 2s²,[2P_x¹,2P_Tak¹])
N: 1s² , 2s²,2P³ (1s² , 2s²,[2P_x¹,2P_Tak¹,2P_z¹])
O: 1s² , 2s²,2P⁴ (1s² , 2s²,[2P_x²,2P_Tak¹,2P_z¹])
F: 1s² , 2s²,2P⁵ (1s² , 2s²,[2P_x²,2P_Tak²,2P_z¹])
Ne: 1s² , 2s²,2P⁶ (1s² , 2s²,[2P_x²,2P_Tak²,2P_z²])

Jak widać na tych przykładach, najpierw wypełniane są poziomy o mniejszej energii, czyli w tym przypadku poziomy s, a następnie poziom p.

Możemy również zaobserwować, że nasycenie poziomów występuje w przypadku gazów obojętnych helu i neonu.

W wielu tablicach okresowych znajdujemy jako część danych strukturę elektronową poziomów energetycznych, oraz Krótko mówiąc, znajdujemy w nawiasach element obojętny przed elementem, a następnie pozostałe poziomy orbitale.

Na przykład w przypadku sodu możemy go zobaczyć na jeden z tych dwóch sposobów:

Na: 1s² , 2s²,2P⁶, 3s¹
Na: [Ne], 3s¹

Teraz, jeśli spojrzymy na wykres podpoziomów, zobaczymy na przykład, że w elementach takich jak potas czy Wapń, mimo że jest na poziomie 4, nie zajmie podpoziomu 3d, ponieważ ma wyższą energię niż poziom 4s. Czyli zgodnie z zasadą Bohra poziom 4 będzie zajęty jako pierwszy, przed 3d:

K: 1s² , 2s²,2P⁶, 3s² , 3p⁶, 4s¹ - [Ar], 4s¹
Ca: 1s² , 2s²,2P⁶, 3s² , 3p⁶, 4s² - [Ar], 4s²
Sc: 1s² , 2s²,2P⁶, 3s² , 3p⁶, 4s¹, 3d¹ - [Ar], 4s¹, 3d¹
Ti: 1s² , 2s²,2P⁶, 3s² , 3p⁶, 4s², 3d² - [Ar], 4s², 3d²

Kolejność kolejności orbitali zgodnie z zasadą Aufbau, którą możemy wywnioskować obserwując przekątne wykresu, byłaby następująca:

1s², 2s²,2P⁶, 3s², 3p⁶, 4s², 3d¹⁰, 4p⁶, 5s², 4d¹⁰,5 godz⁶, 6s², 4f¹⁴,5 dnia¹⁰, 6p⁶, 7s²

Przykłady zasady Aufbau

Reprezentacja poziomów elektronicznych niektórych elementów zgodnie z zasadą Aufbau:

Tak: 1s² , 2s²,2P⁶, 3s², 3p² - [Ne], 3s², 3p²
P: 1s² , 2s²,2P⁶, 3s², 3p⁴ - [Ne], 3s², 3p⁴
Ar: P: 1s² , 2s²,2P⁶, 3s², 3p⁶ - [Ne], 3s², 3p⁶
V: 1s² , 2s²,2P⁶, 3s² , 3p⁶, 4s², 3d³ - [Ar], 4s², 3d³
Wiara: 1s² , 2s²,2P⁶, 3s² , 3p⁶, 4s², 3d⁶ - [Ar], 4s², 3d⁶
Zn: 1s² , 2s²,2P⁶, 3s² , 3p⁶, 4s², 3d¹⁰ - [Ar], 4s², 3d¹⁰
Ga: 1s² , 2s²,2P⁶, 3s² , 3p⁶, 4s², 3d¹⁰, 4p¹ - [Ar], 4s², 3d¹⁰, 4p¹
Ge: 1s² , 2s²,2P⁶, 3s² , 3p⁶, 4s², 3d¹⁰, 4p² - [Ar], 4s², 3d¹⁰, 4p²
Br: 1s² , 2s²,2P⁶, 3s² , 3p⁶, 4s², 3d¹⁰, 4p⁵ - [Ar], 4s², 3d¹⁰, 4p⁵
Kr: 1s² , 2s²,2P⁶, 3s² , 3p⁶, 4s², 3d¹⁰, 4p⁶ - [Ar], 4s², 3d¹⁰, 4p⁶
Rb: 1s² , 2s²,2P⁶, 3s² , 3p⁶, 4s², 3d¹⁰, 4p⁶, 5s¹ - [Kr], 5s¹
Sr: 1s² , 2s²,2P⁶, 3s² , 3p⁶, 4s², 3d¹⁰, 4p⁶, 5s² - [Kr], 5s²
Y: 1s² , 2s²,2P⁶, 3s² , 3p⁶, 4s², 3d¹⁰, 4p⁶, 5s², 4d¹ - [Kr], 5s², 4d¹
Zr: 1s² , 2s²,2P⁶, 3s² , 3p⁶, 4s², 3d¹⁰, 4p⁶, 5s², 4d² - [Kr], 5s², 4d²
Ag: 1s² , 2s²,2P⁶, 3s² , 3p⁶, 4s², 3d¹⁰, 4p⁶, 5s², 4d⁹ - [Kr], 5s², 4d⁹
Cd: 1s² , 2s²,2P⁶, 3s² , 3p⁶, 4s², 3d¹⁰, 4p⁶, 5s², 4d¹⁰ - [Kr], 5s², 4d¹⁰
ja: 1s² , 2s²,2P⁶, 3s² , 3p⁶, 4s², 3d¹⁰, 4p⁶, 5s², 4d⁹,5 godz⁵ - [Kr], 5s², 4d⁹,5 godz⁵
Xe: 1s² , 2s²,2P⁶, 3s² , 3p⁶, 4s², 3d¹⁰, 4p⁶, 5s², 4d¹⁰,5 godz⁶ - [Kr], 5s², 4d¹⁰,5 godz⁶
Cs: 1s² , 2s²,2P⁶, 3s² , 3p⁶, 4s², 3d¹⁰, 4p⁶, 5s², 4d⁹,5 godz⁶, 6s¹ - [Xe], 6s¹
Ba: 1s² , 2s²,2P⁶, 3s² , 3p⁶, 4s², 3d¹⁰, 4p⁶, 5s², 4d¹⁰,5 godz⁶, 6s² - [Xe], 6s²