Aufbau, Almanca'da "inşa etmek" anlamına gelir ve Aufbau ilkesi, elektronların enerji seviyesine göre atomların etrafındaki elektron kabuklarını doldurduğunu belirtir. Bu, atomların etrafındaki elektron kabuklarının ve alt kabuklarının, aşağıdakiler hariç, içten dışa doldurulduğu anlamına gelir. bir dış kabuğun düşük bir enerji seviyesine sahip olduğu ve bir iç kabuğun kısmen dolmadan önce kısmen dolduğu bazı durumlar tam.
TL; DR (Çok Uzun; Okumadım)
Aufbau ilkesinin istisnaları, elektronları bir elektron kabuğunu veya alt kabuğunu doldurduğunda veya yarı doldurduğunda birkaç atomun daha kararlı olduğu gerçeğine dayanır. Aufbau ilkesine göre, bu elektronlar her zaman artan enerji seviyelerine göre kabukları ve alt kabukları doldurmalıdır. Bakır ve krom gibi elementler istisnadır çünkü elektronları iki alt kabuğu doldurur ve yarı doldurur, bazı elektronlar daha yüksek enerji seviyesindeki kabuklarda bulunur.
Elektron Kabuklarını ve Alt Kabuklarını Doldurma
Bir atom çekirdeğinin etrafındaki elektronlar, kabuk adı verilen ayrı enerji seviyelerine sahiptir. En düşük enerji seviyesi çekirdeğe en yakın olanıdır ve s kabuğu adı verilen bir kabukta sadece iki elektron için yer vardır. Bir sonraki kabuk, iki alt kabukta, s ve p alt kabuklarında sekiz elektron için yer vardır. Üçüncü kabuk, s, p ve d alt kabukları olmak üzere üç alt kabukta 18 elektron için alana sahiptir. Dördüncü kabuğun, f alt kabuğunu ekleyen dört alt kabuğu vardır. Harfli alt kabuklarda her zaman aynı sayıda elektron için yer vardır: s alt kabuğu için iki, p için altı, d için 10 ve f için 14.
Bir alt kabuğu tanımlamak için ana kabuğun numarası ve alt kabuğun harfi verilir. Örneğin, hidrojenin tek elektronu 1s kabuğunda bulunurken, sekiz elektronlu oksijenin 1s kabuğunda iki, 2s alt kabuğunda iki ve 2p alt kabuğunda dördü vardır. Alt kabuklar, üçüncü kabuğa kadar sayıların ve harflerin sırasına göre doldurulur.
3s ve 3p alt kabukları iki ve altı elektronla dolar, ancak sonraki elektronlar beklendiği gibi 3d alt kabuğa değil 4s alt kabuğuna gider. 4s alt kabuğu, 3d alt kabuğundan daha düşük bir enerji seviyesine sahiptir ve bu nedenle önce dolar. Sayılar sıralı olmasa da, elektron alt kabukları enerji seviyelerine göre dolduğu için Aufbau ilkesine uyarlar.
İstisnalar Nasıl Çalışır?
Aufbau ilkesi hemen hemen tüm elementler için, özellikle de düşük atom numaraları içinde geçerlidir. İstisnalar, yarı dolu veya tam mermilerin veya alt kabukların kısmen doldurulmuş olanlardan daha kararlı olduğu gerçeğine dayanmaktadır. İki alt kabuk arasındaki enerji seviyeleri arasındaki fark küçük olduğunda, bir elektron onu doldurmak veya yarı doldurmak için daha yüksek seviyeli kabuğa transfer olabilir. Elektron, Aufbau ilkesini ihlal ederek daha yüksek enerji seviyesi kabuğunu işgal eder çünkü atom bu şekilde daha kararlıdır.
Tam veya yarı dolu alt kabuklar çok kararlıdır ve normalde sahip olduklarından daha düşük bir enerji seviyesine sahiptir. Birkaç element için, tam veya yarı dolu alt kabuklar nedeniyle normal enerji seviyeleri dizisi değişir. Daha yüksek atom numaralı elementler için, enerji seviyelerindeki farklılıklar çok küçük olur ve bir alt kabuğun doldurulmasından kaynaklanan değişiklik, düşük atom numaralarına göre daha yaygındır. Örneğin, rutenyum, rodyum, gümüş ve platin, doldurulmuş veya yarı doldurulmuş alt kabuklar nedeniyle Aufbau ilkesinin istisnalarıdır.
Daha düşük atom numaralarında, elektron kabuklarının normal dizisi için enerji seviyelerindeki fark daha büyüktür ve istisnalar o kadar yaygın değildir. İlk 30 elementte, yalnızca atom numarası 24 olan bakır ve atom numarası 29 olan krom, Aufbau ilkesinin istisnalarıdır.
Bakırın toplam 24 elektronundan enerji seviyelerini 2'de 1s, ikisi 2s'de, altısı 2p'de, ikisi 3s'de ve altısı 3p'de olmak üzere alt seviyelerde toplam 18 olmak üzere enerji seviyelerini doldururlar. Kalan altı elektron, ikisi 4s'de ve dördü 3d'de olmak üzere 4s ve 3d alt kabuklarına girmelidir. Bunun yerine, d alt kabuğunda 10 elektron için yer olduğundan, 3 boyutlu alt kabuk, mevcut altı elektrondan beşini alır ve 4s alt kabuğu için bir tane bırakır. Şimdi hem 4s hem de 3d alt kabuklar yarı dolu, kararlı bir konfigürasyon ama Aufbau ilkesinin bir istisnası.
Benzer şekilde, kromun 18'i alt kabuklarda ve 11'i arta kalan 29 elektronu vardır. Aufbau ilkesine göre, ikisi 4'e, dokuzu da 3B'ye gitmelidir. Ancak 3d 10 elektron tutabilir, bu nedenle yalnızca biri yarı dolu hale getirmek için 4s'ye gider ve onu doldurmak için 10'u 5d'ye gider. Aufbau ilkesi neredeyse her zaman çalışır, ancak alt kabuklar yarı dolu veya dolu olduğunda istisnalar ortaya çıkar.