Exemplu de principiu AUFBAU

principiul aufbau (compoziția) este un principiu al fizicii atomice, care explică dispunerea electronilor în orbitele lor în jurul nucleului atomului.

Diferitele studii despre natura și configurația atomului, care ne permit să înțelegem caracteristicile sale, au făcut obiectul studiului multor cercetători. Printre acestea se remarcă opera lui Niels Bohr, un fizician danez, care a perfecționat modelul atomic propus de Ernest Rutherford.

Modelul său are următoarele caracteristici: nucleul atomului ocupă centrul, în timp ce electronul se rotește în jurul orbitelor circulare. Pentru a explica de ce nu pierde energie pe orbita circulară și luând în considerare descoperirile comportamentului undei și ale același timp de particule pe care îl au electronii, a considerat că electronii sar de la nivelul de energie la altul, emitând sau absorbind Energie.

Știați că aceste niveluri orbitale sunt guvernate de ecuația 2n²Cu alte cuvinte, numărul maxim de electroni pe o orbită este egal cu de două ori pătratul din numărul orbitei. Pentru elementele cunoscute până în prezent, avem 7 orbite cunoscute, în care orbita K are 2 electroni, L, 8 electroni; M are 18 electroni, N conține 32, O conține 50, P conține 72 și Q conține 98.

De asemenea, s-a descoperit că electronii au patru numere cuantice: principalul n, care indică distanța lor față de nucleu; numărul cuantic azimutal, l, care indică orbitalul în care se află un număr cuantic magnetic m (s, p, d, f etc.), care determină traiectoria sa într-un orbital și un număr de rotire, s, care poate fi pozitiv sau negativ, cu o valoare de 1/2. Că doi electroni din aceeași cale (aceleași numere n și l) nu pot avea același număr cuantic magnetic sau același număr de rotire în același timp. Adică, doi electroni dintr-un atom nu pot avea toate cele patru numere cuantice egale (principiul excluderii Pauli)

Acest lucru a condus la concluzia că, pentru ca diferiți electroni să coexiste la același nivel orbital, nivelurile energeticele sunt împărțite în subnivele, fiecare dintre care la rândul său este împărțit în orbitali care pot conține doar o pereche de electroni.

Conform acestei observații, nivelul de energie K conține doar un subnivel, numit nivelul s, care poate fi ocupat de unul sau doi electroni.

Următorul nivel, L, va avea patru subnivele electronice: un nivel s, numit 2s și un nivel numit 2p, care la rândul său este alcătuit din trei orbitali, numiți 2p_X, 2 P_Da și 2p_z. Al treilea nivel va avea următoarele subnivele: 3s, 3p și 3d. Subnivelul 3d va avea 5 orbitali, fiecare dintre ei fiind ocupat de doi electroni. Următoarele niveluri pot avea orbitale care vor fi adăugate, cu literele f, g, h și i.

La aceasta adăugăm că atunci când electronii nu sunt suficienți pentru a finaliza un nivel de energie, aceștia sunt distribuiți pe orbitali. (Regula lui Hund).

Aceste subnivele și orbitali nu sunt umplute la întâmplare. Electronii din orbite sunt organizați prin umplerea nivelurilor inferioare de energie mai întâi și apoi a nivelurilor superioare de energie. Aceasta este reprezentată grafic și, din acest motiv, se numește regula ferăstrăului sau a diagonalelor.

Conform regulilor anterioare, nivelurile orbitale ale primelor 10 elemente ale tabelului periodic, reprezentate în felul următor:

H: 1s¹
El: 1s²
Li: 1s² , 2s¹
Fii: 1s² , 2s²
B: 1s² , 2s², 2 P¹ (1s² , 2s², [2 P_X¹)
C: 1s² , 2s², 2 P² (1s² , 2s², [2 P_X¹, 2 P_Da¹])
N: 1s² , 2s², 2 P³ (1s² , 2s², [2 P_X¹, 2 P_Da¹, 2 P_z¹])
O: 1s² , 2s², 2 P⁴ (1s² , 2s², [2 P_X², 2 P_Da¹, 2 P_z¹])
F: 1s² , 2s², 2 P⁵ (1s² , 2s², [2 P_X², 2 P_Da², 2 P_z¹])
Ne: 1s² , 2s², 2 P⁶ (1s² , 2s², [2 P_X², 2 P_Da², 2 P_z²])

După cum vedem în aceste exemple, mai întâi sunt umplute nivelurile cu mai puțină energie, care în acest caz sunt nivelurile s, apoi nivelul p.

De asemenea, putem observa că saturația nivelurilor are loc cu gazele inerte Heliu și Neon.

În multe tabele periodice găsim ca parte a datelor structura electronică a nivelurilor de energie și Pe scurt, găsim între paranteze elementul inert anterior elementului, apoi restul nivelurilor orbitali.

De exemplu, în cazul sodiului, îl putem vedea reprezentat în oricare dintre aceste două moduri:

Na: 1s² , 2s², 2 P⁶, 3s¹
Na: [Ne], 3s¹

Acum, dacă ne uităm la graficul subnivelelor, vom vedea, de exemplu, că în elemente, precum potasiu sau Calciul, deși se află la nivelul 4, nu va ocupa subnivelul 3d, deoarece are o energie mai mare decât nivelul 4s. Deci, conform regulii lui Bohr, nivelul 4s va fi ocupat mai întâi, înainte de 3d:

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

Secvența ordinii orbitalilor conform principiului Aufbau și pe care o putem deduce prin observarea diagonalelor grafului ar fi următoarea:

1s², 2s², 2 P⁶, 3s², 3p⁶, 4s², 3d¹⁰, 4p⁶, 5s², 4d¹⁰, 5 p⁶, 6s², 4f¹⁴, 5 zile¹⁰, 6p⁶, 7s²

Exemple ale principiului Aufbau

Reprezentarea nivelurilor electronice ale unor elemente conform principiului Aufbau:

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