Aufbauはドイツ語で「蓄積」を意味し、Aufbauの原理は、エネルギーレベルに応じて電子が原子の周りの電子殻を満たすと述べています。 これは、原子の周りの電子殻とサブシェルが、 外殻のエネルギーレベルが低く、内殻が満たされる前に部分的に満たされる場合があります いっぱいです。
TL; DR（長すぎる; 読んでいない）
構造原理の例外は、いくつかの原子が電子殻またはサブシェルを電子が満たすか半分満たすと、より安定するという事実に基づいています。 オーフバウの原理によれば、これらの電子は、エネルギーレベルの増加に応じて、常にシェルとサブシェルを満たす必要があります。 銅やクロムなどの元素は例外です。これらの電子は2つのサブシェルを満たし、半分満たしており、一部の電子はより高いエネルギーレベルのシェルにあります。
電子殻とサブシェルの充填
原子核の周りの電子は、殻と呼ばれる離散的なエネルギー準位を持っています。 最も低いエネルギー準位は原子核に最も近く、sシェルと呼ばれるシェルに2つの電子しか置けません。 次のシェルには、sサブシェルとpサブシェルの2つのサブシェルに8つの電子を入れる余地があります。 3番目のシェルには、s、p、dの3つのサブシェルに18個の電子を入れる余地があります。 4番目のシェルには4つのサブシェルがあり、fサブシェルが追加されています。 文字付きのサブシェルには、常に同じ数の電子を入れる余地があります。sサブシェル用に2つ、p用に6つ、d用に10つ、f用に14つです。
サブシェルを識別するために、メインシェルの番号とサブシェルの文字が与えられます。 たとえば、水素は1sシェルに唯一の電子を持ち、酸素は8つの電子を持ち、1sシェルに2つ、2sサブシェルに2つ、2pサブシェルに4つあります。 サブシェルは、3番目のシェルまで数字と文字の順序で埋められます。
3sおよび3pサブシェルは2つおよび6つの電子でいっぱいになりますが、次の電子は予想どおり3dサブシェルではなく4sサブシェルに入ります。 4sサブシェルは3dサブシェルよりもエネルギーレベルが低いため、最初にいっぱいになります。 数は順不同ですが、電子サブシェルがエネルギーレベルに応じて満たされるため、構造原理を尊重します。
例外のしくみ
Aufbauの原理は、ほとんどすべての元素、特に低い原子番号に当てはまります。 例外は、ハーフフルまたはフルシェルまたはサブシェルが部分的に満たされたものよりも安定しているという事実に基づいています。 2つのサブシェル間のエネルギーレベルの差が小さい場合、電子がより高いレベルのシェルに移動して、シェルを充填または半充填する場合があります。 電子は、原子がそのようにより安定しているため、オーフバウの原理に違反して、より高いエネルギー準位の殻を占めます。
フルまたはハーフフルサブシェルは非常に安定しており、そうでない場合よりもエネルギーレベルが低くなります。 いくつかの要素では、サブシェルが完全または半分完全であるため、エネルギーレベルの通常のシーケンスが変更されます。 原子番号の高い元素の場合、エネルギー準位の差は非常に小さくなり、サブシェルの充填による変化は、原子番号の小さい場合よりも一般的です。 たとえば、ルテニウム、ロジウム、銀、プラチナはすべて、サブシェルが充填または半充填されているため、構造原理の例外です。
原子番号が小さいほど、電子殻の通常のシーケンスのエネルギーレベルの差が大きくなり、例外はそれほど一般的ではありません。 最初の30の元素では、銅（原子番号24）とクロム（原子番号29）のみが構造原理の例外です。
銅の合計24個の電子のうち、エネルギー準位は1秒に2回、2秒に2回、2pに6回、3秒に2回、3pに6回で満たされ、下位レベルでは合計18回になります。 残りの6つの電子は4sと3dのサブシェルに入り、4sに2つ、3dに4つ入るはずです。 代わりに、dサブシェルには10個の電子のための余地があるため、3dサブシェルは6つの利用可能な電子のうち5つを取り、1つを4sサブシェル用に残します。 これで、4sサブシェルと3dサブシェルの両方が半分いっぱいになり、安定した構成になりましたが、構造原理の例外です。
同様に、クロムには29個の電子があり、18個が下部シェルにあり、11個が残っています。 構造原理により、2つは4に、9つは3dになります。 しかし、3dは10個の電子を保持できるため、1個だけが4sに入って半分いっぱいになり、10個が5dに入っていっぱいになります。 Aufbauの原理はほぼ常に機能しますが、サブシェルが半分またはいっぱいの場合は例外が発生します。