Aufbau reiškia „kaupimąsi“ vokiečių kalba, o Aufbau principas teigia, kad elektronai užpildo elektronų apvalkalus aplink atomus pagal energijos lygį. Tai reiškia, kad elektronai, esantys aplink atomus, yra užpildyti iš vidaus, išskyrus vidų kai kuriais atvejais išorinis apvalkalas turi žemą energijos lygį ir iš dalies užpildomas, kol vidinis apvalkalas dar nėra pilnas.
TL; DR (per ilgai; Neskaiciau)
Aufbau principo išimtys grindžiamos tuo, kad keli atomai yra stabilesni, kai jų elektronai užpildo arba pusiau užpildo elektronų apvalkalą arba po apvalkalą. Pagal Aufbau principą, šie elektronai visada turėtų užpildyti apvalkalus ir požemis, atsižvelgiant į didėjantį energijos lygį. Tokie elementai kaip varis ir chromas yra išimtis, nes jų elektronai užpildo ir pusiau užpildo du potvynius, kai kurie elektronai yra aukštesnio energijos lygio korpusuose.
Elektronų apvalkalų ir porūšių užpildymas
Elektronai aplink atomo branduolį turi atskirus energijos lygius, vadinamus apvalkalais. Mažiausias energijos lygis yra arčiausiai branduolio, ir jame telpa tik du elektronai, vadinami s apvalkalu. Kitame apvalkale yra vieta aštuoniems elektronams dviejuose pogrupiuose, s ir p poelgiuose. Trečiajame korpuse yra erdvė 18 elektronų trijose dalyse - s, p ir d. Ketvirtasis apvalkalas turi keturis poapvalius, pridedant f posluoksnį. Raidėmis pažymėtose požeminiuose apvalkaluose visada yra vietos tam pačiam elektronų skaičiui: du s s apvalkalui, šeši p, 10 - d ir 14 - f.
Norint identifikuoti kiautą, jam suteikiamas pagrindinio apvalkalo numeris ir raidės raidė. Pvz., Vandenilis turi vienintelį elektroną „1s“ apvalkale, o deguonis su aštuoniais elektronais turi du „1s“ apvalkale, du - „2s“ poakyje ir keturis - „2p“ apvalkale. Pogrupiai užpildomi skaičių ir raidžių tvarka iki trečiojo apvalkalo.
3s ir 3p potinkiniai užpildo du ir šešis elektronus, tačiau kiti elektronai patenka į 4s, o ne į 3d subshellą, kaip tikėtasi. „4s“ antrinio korpuso energijos lygis yra žemesnis nei „3d“ korpuso, todėl jis užpildomas pirmas. Nors skaičiai neatitinka eilės, jie laikosi Aufbau principo, nes elektronų dalelės užpildomos pagal jų energijos lygį.
Kaip veikia išimtys
Aufbau principas galioja beveik visiems elementams, ypač esant žemesniems atominiams skaičiams. Išimtys grindžiamos tuo, kad pusiau pilni arba pilni apvalkalai arba pusiau apvalūs korpusai yra stabilesni nei dalinai užpildyti. Kai energijos lygis tarp dviejų porūšių yra nedidelis, elektronas gali persikelti į aukštesnio lygio apvalkalą, kad jį užpildytų ar pusiau užpildytų. Elektronas užima aukštesnio energijos lygio apvalkalą, pažeisdamas Aufbau principą, nes atomas tokiu būdu yra stabilesnis.
Visiški arba pusiau pilni apvalkalai yra labai stabilūs ir turi mažesnį energijos lygį, nei būtų kitu atveju. Kelių elementų atveju normali energijos lygių seka yra pakeista dėl pilnų arba pusiau pilnų pogrupių. Didesnio atominio skaičiaus elementų atveju energijos lygių skirtumai tampa labai maži, o pokytis, įvykdytas užpildant kiautą, yra dažnesnis nei esant mažesniems atomų skaičiams. Pavyzdžiui, rutenis, rodis, sidabras ir platina yra visos Aufbau principo išimtys dėl užpildytų arba pusiau užpildytų požeminių apvalkalų.
Mažesniuose atominiuose skaičiuose normalios elektronų lukštų sekos energijos lygių skirtumas yra didesnis ir išimtys nėra tokios dažnos. Pirmuosiuose 30 elementų Aufbau principo išimtys yra tik varis, atomo skaičius 24, ir chromas, atomo skaičius 29.
Iš viso vario 24 elektronų jie užpildo energijos lygius dviem po 1, du po 2, po šešis po 2p, du po 3s ir šešis po 3p, iš viso 18 žemesniame lygmenyje. Likusieji šeši elektronai turėtų patekti į 4s ir 3d subshellus, du po 4s ir keturi 3d. Vietoj to, kadangi „d“ poaklyje yra vietos 10 elektronų, „3d“ apvalkalas paima penkis iš šešių galimų elektronų ir palieka vieną „4s“ antriniam korpusui. Dabar ir 4s, ir 3d subshells yra pusiau užpildyti, stabili konfigūracija, bet Aufbau principo išimtis.
Panašiai chromas turi 29 elektronus, iš kurių 18 yra apatiniuose apvalkaluose ir 11 liko. Pagal Aufbau principą du turėtų pereiti į 4s, o devyni į 3d. Tačiau 3d gali talpinti 10 elektronų, todėl tik vienas eina į 4s, kad būtų pusiau pilnas, o 10 eitų į 5d, kad jį užpildytų. „Aufbau“ principas veikia beveik visą laiką, tačiau išimčių pasitaiko, kai pogrindžiai yra pusiau arba visiškai.