Aufbau berarti "membangun" dalam bahasa Jerman, dan prinsip Aufbau menyatakan bahwa elektron mengisi kulit elektron di sekitar atom sesuai dengan tingkat energinya. Ini berarti bahwa kulit elektron dan subkulit di sekitar atom diisi dari dalam ke luar, kecuali di beberapa kasus di mana kulit terluar memiliki tingkat energi yang rendah dan sebagian terisi sebelum kulit dalam terisi penuh.
TL; DR (Terlalu Panjang; Tidak Membaca)
Pengecualian untuk prinsip Aufbau didasarkan pada fakta bahwa beberapa atom lebih stabil ketika elektronnya mengisi atau mengisi setengah kulit atau subkulit elektron. Menurut prinsip Aufbau, elektron ini harus selalu mengisi kulit dan subkulit sesuai dengan peningkatan tingkat energi. Unsur-unsur seperti tembaga dan kromium adalah pengecualian karena elektron mereka mengisi dan mengisi setengah dua subkulit, dengan beberapa elektron di kulit tingkat energi yang lebih tinggi.
Mengisi Kulit Elektron dan Subkulit
Elektron di sekitar inti atom memiliki tingkat energi diskrit yang disebut kulit. Tingkat energi terendah paling dekat dengan nukleus, dan hanya memiliki ruang untuk dua elektron dalam kulit yang disebut kulit s. Kulit berikutnya memiliki ruang untuk delapan elektron dalam dua subkulit, subkulit s dan p. Kulit ketiga memiliki ruang untuk 18 elektron dalam tiga subkulit, subkulit s, p dan d. Kulit keempat memiliki empat subkulit, menambahkan subkulit f. Subkulit berhuruf selalu memiliki ruang untuk jumlah elektron yang sama: dua untuk subkulit s, enam untuk p, 10 untuk d dan 14 untuk f.
Untuk mengidentifikasi subkulit, diberikan nomor kulit utama dan huruf dari subkulit. Misalnya, hidrogen memiliki satu-satunya elektron di kulit 1s sedangkan oksigen, dengan delapan elektron, memiliki dua di kulit 1s, dua di subkulit 2s dan empat di subkulit 2p. Subkulit mengisi dalam urutan angka dan huruf mereka hingga kulit ketiga.
Subkulit 3s dan 3p terisi dengan dua dan enam elektron, tetapi elektron berikutnya masuk ke subkulit 4s, bukan subkulit 3d seperti yang diharapkan. Subkulit 4s memiliki tingkat energi yang lebih rendah daripada subkulit 3d dan karena itu terisi terlebih dahulu. Meskipun jumlahnya tidak berurutan, mereka menghormati prinsip Aufbau karena subkulit elektron terisi sesuai dengan tingkat energinya.
Bagaimana Pengecualian Bekerja
Prinsip Aufbau berlaku untuk hampir semua unsur, terutama dalam nomor atom yang lebih rendah. Pengecualian didasarkan pada fakta bahwa kulit atau subkulit setengah penuh atau penuh lebih stabil daripada kulit yang terisi sebagian. Ketika perbedaan tingkat energi antara dua subkulit kecil, sebuah elektron dapat berpindah ke kulit tingkat yang lebih tinggi untuk mengisi atau mengisi setengahnya. Elektron menempati kulit tingkat energi yang lebih tinggi yang melanggar prinsip Aufbau karena atom lebih stabil seperti itu.
Subkulit penuh atau setengah penuh sangat stabil dan memiliki tingkat energi lebih rendah daripada yang seharusnya. Untuk beberapa elemen, urutan normal tingkat energi berubah karena subkulit penuh atau setengah penuh. Untuk unsur dengan nomor atom yang lebih tinggi, perbedaan tingkat energi menjadi sangat kecil, dan perubahan karena pengisian subkulit lebih umum daripada pada nomor atom yang lebih rendah. Sebagai contoh, rutenium, rhodium, perak dan platina adalah pengecualian dari prinsip Aufbau karena subkulit terisi atau setengah terisi.
Pada nomor atom yang lebih rendah, perbedaan tingkat energi untuk urutan normal kulit elektron lebih besar dan pengecualian tidak umum. Dalam 30 unsur pertama, hanya tembaga, nomor atom 24, dan krom, nomor atom 29, yang merupakan pengecualian dari prinsip Aufbau.
Dari total 24 elektron tembaga, mereka mengisi tingkat energi dengan dua di 1s, dua di 2s, enam di 2p, dua di 3s dan enam di 3p dengan total 18 di tingkat yang lebih rendah. Enam elektron yang tersisa harus masuk ke subkulit 4s dan 3d, dengan dua di 4s dan empat di 3d. Sebaliknya, karena subkulit d memiliki ruang untuk 10 elektron, subkulit 3d mengambil lima dari enam elektron yang tersedia dan menyisakan satu untuk subkulit 4s. Sekarang subkulit 4s dan 3d setengah penuh, konfigurasi yang stabil tetapi pengecualian untuk prinsip Aufbau.
Demikian pula, kromium memiliki 29 elektron dengan 18 di kulit bawah dan 11 tersisa. Dengan prinsip Aufbau, dua harus masuk ke 4s dan sembilan ke 3d. Tetapi 3d dapat menampung 10 elektron sehingga hanya satu yang masuk ke 4s untuk membuatnya setengah penuh dan 10 masuk ke 5d untuk mengisinya. Prinsip Aufbau bekerja hampir sepanjang waktu, tetapi pengecualian terjadi ketika subkulit setengah penuh atau penuh.