Aufbau koncepcijos principas ir paaiškinimas, pavyzdžiai



The Aufbau principas Ją sudaro naudingas vadovas, skirtas teoriškai prognozuoti elemento elektroninę konfigūraciją. Žodis aufbau jis susijęs su vokiečių kalbos veiksmažodžiu „build“. Šio principo diktuojamos taisyklės skirtos „padėti sukurti atomą“.

Kalbant apie hipotetinę atominę konstrukciją, tai reiškia tik elektronus, kurie savo ruožtu eina kartu su didėjančiu protonų skaičiumi. Protonai apibrėžia cheminio elemento atominį skaičių Z, o kiekvienam į branduolį pridedamam elektronui pridedamas elektronas, kuris kompensuoja šį teigiamo krūvio padidėjimą..

Nors atrodo, kad protonai nesilaiko nustatytos tvarkos, kad prisijungtų prie atomo branduolio, elektronai seka tam tikras sąlygas, kad jie pirmiausia užima žemesnio energijos atomo regionus, ypač tuos, kuriuose tikimybė juos rasti erdvėje yra didesnis: orbitos.

Aufbau principas, kartu su kitomis elektroninėmis užpildymo taisyklėmis (Pauli atskyrimo principas ir Hundo taisyklė) padeda nustatyti, kaip elektronai turi būti prijungti prie elektroninio debesies; Tokiu būdu galima priskirti tam tikro cheminio elemento elektroninę konfigūraciją.

Indeksas

  • 1 Koncepcija ir paaiškinimas
    • 1.1 Sluoksniai ir sluoksniai
    • 1.2 Pauliaus ir Hundo režimo atskyrimo principas
  • 2 Pavyzdžiai
    • 2.1 Anglis
    • 2.2 Deguonis
    • 2.3 Kalcis
  • 3 Aufbau principo apribojimai
  • 4 Nuorodos 

Koncepcija ir paaiškinimas

Jei atomas būtų laikomas svogūnu, tai būtų ribinis sluoksnių kiekis, nustatomas pagal pagrindinį kvantinį skaičių n..

Be to, jų viduje yra sublayeriai, kurių formos priklauso nuo kvantinių skaičių azimuto ir magnetinių.

Orbitos identifikuojamos pagal pirmuosius tris kvantinius skaičius, o ketvirtasis - gręžimas, nurodantis, kurioje orbitoje bus elektronas. Tuomet tuose atomo regionuose, kur elektronai sukasi, nuo pačių didžiausių sluoksnių iki tolimiausio: valentinis sluoksnis, labiausiai energingas iš visų.

Jei taip, kokia tvarka elektronai turi užpildyti orbitą? Pagal Aufbau principą jie turi būti priskirti pagal didėjančią vertę (n + l).

Be to, tarpiniuose sluoksniuose (n + l) elektronai turi užimti žemiausią energijos vertę; kitaip tariant, jie užima mažiausią n vertę.

Remdamasi šiomis statybos taisyklėmis, Madelung sukūrė vizualinį metodą, kuris susideda iš įstrižinių rodyklių atsekimo, kurios padeda sukurti elektroninę atomo konfigūraciją. Kai kuriose švietimo srityse šis metodas taip pat žinomas kaip lietaus metodas.

Sluoksniai ir sluoksniai

Pirmasis paveikslėlis iliustruoja grafinį metodą, kaip gauti elektronines konfigūracijas, o antrasis vaizdas yra atitinkamas Madelungo metodas. Energingiausi sluoksniai yra viršuje ir mažiausiai energingi yra žemyn.

Iš kairės į dešinę jų atitinkamų pagrindinių energijos lygių sluoksniai s, p, d ir f yra „tranzitu“. Kaip apskaičiuoti reikšmę (n + l) kiekvienam žingsniui, pažymėtam įstrižinėmis rodyklėmis? Pavyzdžiui, 1s orbitale šis skaičiavimas yra lygus (1 + 0 = 1), 2s orbitai (2 + 0 = 2) ir 3p orbitai (3 + 1 = 4).

Šių skaičiavimų rezultatas kyla iš vaizdo konstrukcijos. Todėl, jei ji nėra prieinama, užtenka nustatyti (n + l) kiekvienam orbitui, pradedant užpildyti orbitą su elektronais iš mažiausios vertės (n + l) iki maksimalios vertės.

Tačiau „Madelung“ metodo naudojimas labai palengvina elektroninės konfigūracijos kūrimą ir daro jį įdomia veikla tiems, kurie mokosi periodinės lentelės.

Pauliaus ir Hundo režimo atskyrimo principas

Madelungo metodas nenurodo apatinių sluoksnių orbitų. Atsižvelgiant į tai, Pauli atskyrimo principas teigia, kad nė vienas elektronas negali turėti tokių pat kvantinių skaičių kaip kitas; arba kas yra tas pats, elektronų pora negali turėti abiejų sukimų teigiamai arba neigiamai.

Tai reiškia, kad jų kiekybiniai sukimų skaičiai negali būti lygūs, todėl jie turi sutapti su savo sukamaisiais, kad užimti tą pačią orbitą.

Kita vertus, orbitų užpildymas turi būti atliekamas taip, kad jie būtų degeneruojami energijoje (Hundo taisyklė). Tai pasiekiama išlaikant visus orbitų elektronus nesusijusius, kol neabejotinai būtina suporuoti jų porą (kaip ir deguonimi)..

Pavyzdžiai

Šie pavyzdžiai apibendrina visą Aufbau principo sąvoką.

Anglis

Norėdami nustatyti savo elektroninę konfigūraciją, pirmiausia turime žinoti atominį skaičių Z, taigi ir elektronų skaičių. Anglis turi Z = 6, todėl reikia surasti 6 elektronus orbituose naudojant Madelung metodą:

Rodyklės atitinka elektronus. Po 1s ir 2s orbitų užpildymo, kiekvienas su dviem elektronais, du likusieji elektronai priskiriami 2p orbitoms pagal skirtumą. Štai kaip Hundo taisyklė pasireiškia: du degeneruoti orbitai ir vienas tuščias.

Deguonis

Deguonis turi Z = 8, todėl turi du papildomus elektronus, skirtingai nei anglis. Vienas iš šių elektronų turi būti įdėtas į tuščią 2p orbitą, o kitas turi būti suporuotas, kad suformuotų pirmąją porą, o rodyklė nukreipta žemyn. Todėl čia atsispindi Paulio atskyrimo principas.

Kalcis

Kalcis turi 20 elektronų, o orbitos taip pat užpildytos tuo pačiu būdu. Užpildymo tvarka yra tokia: 1s-2s-2p-3s-3p-4s.

Galima pastebėti, kad užuot užpildę 3d orbitą, elektronai užima 4s. Tai atsitinka prieš atidarant pereinamuosius metalus, elementus, kurie užpildo vidinį 3d sluoksnį.

Aufbau principo apribojimai

Aufbau principas neparodo daugelio pereinamųjų metalų ir retųjų žemių elementų (lantanidų ir aktinidų) elektroninių konfigūracijų..

Taip yra todėl, kad energijos skirtumai tarp ns ir (n-1) d orbitų yra nedideli. Dėl priežasčių, kurias palaiko kvantinė mechanika, elektronai gali norėti degeneruoti orbitales (n-1) d, prarandant arba išstumiant elektronus iš ns orbitos.

Garsus pavyzdys yra vario atvejis. Jo elektroninė konfigūracija, numatyta Aufbau principu, yra 1s22s22p63s23p64s23d9, kai buvo įrodyta, kad jis yra 1s22s22p63s23p64s13d10.

Pirmajame vieninteliame elektrone yra nesusijęs 3d orbitoje, o antrame - visi 3d orbitų elektronai yra suporuoti.

Nuorodos

  1. Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. (2017 m. Birželio 15 d.). Aufbau principo apibrėžimas. Paimta iš: thinkco.com
  2. Prof. N. De Leon. (2001). Aufbau principas. Paimta iš: iun.edu
  3. Chemija 301. Aufbau principas. Paimta iš: ch301.cm.utexas.edu
  4. Hozefa Arsiwala ir teacherlookup.com. (2017 m. Birželio 1 d.). Gylis: Aufbau principas su pavyzdžiais. Paimta iš: teacherlookup.com
  5. Whitten, Davis, Peck & Stanley. Chemija (8-asis red.). CENGAGE mokymasis, p.
  6. Goodphy (2016 m. Liepos 27 d.). Madelungo schema. [Pav.] Paimta iš: commons.wikimedia.org