5.15: Принцип Ауфбау

Last updated
Save as PDF

Page ID: 19428

\( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \) \( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)\(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)

Як будуються будівлі?

Будівництво будівлі починається знизу. Фундамент закладається, і будівля йде вгору крок за кроком. Ви, очевидно, не можете почати з даху, так як вішати її ніде. Будівля систематично переходить від найнижчого рівня до найвищого рівня.

Принцип Ауфбау

Для того щоб створити наземні електронні конфігурації для будь-якого елемента, необхідно знати спосіб організації атомних підрівнів в порядку збільшення енергії. \(\PageIndex{2}\)На малюнку показаний порядок збільшення енергії підрівнів.

Малюнок\(\PageIndex{2}\): Електрони додаються до атомних орбіталів в порядку від низької енергії (знизу графіка) до високої (верхня частина графіка), згідно з принципом Ауфбау. Основні енергетичні рівні кодуються кольором, тоді як підрівні згруповані разом, і кожне коло являє собою орбіталь, здатну утримувати два електрони. (Кредит: Крістофер Auyeung; Джерело: CK-12 Foundation; Ліцензія: CC BY-NC 3.0 (відкривається в новому вікні))

Найнижчим енергетичним підрівнем завжди є\(1s\) підрівень, який складається з однієї орбіти. Одиночний електрон атома водню буде займати\(1s\) орбіталь, коли атом знаходиться в основному стані. Коли ми переходимо до атомів з декількома електронами, ці електрони додаються до наступного нижчого підрівня:\(2s\)\(2p\),\(3s\), і так далі. Принцип Ауфбау стверджує, що електрон займає орбіталі в порядку від найнижчої енергії до найвищої. Принцип Aufbau (німецький для нарощування, будівництва) іноді називають принципом «нарощування». Варто зазначити, що насправді атоми будуються не шляхом додавання протонів і електронів по одному, і що цей метод є лише допоміжним засобом для розуміння кінцевого результату.

Як видно на малюнку вище, енергії підрівнів в різних основних енергетичних рівнях з часом починають перекриватися. Після\(3p\) підрівня, здавалося б, логічно, що\(3d\) підрівень повинен бути наступним найнижчим за енергією. Однак\(4s\) підрівень трохи нижче за енергією, ніж\(3d\) підрівень і таким чином заповнює перший. Слідом за\(3d\) заливкою підрівня йде то\(4p\), потім\(5s\) і\(4d\). Зверніть увагу, що\(4f\) підрівень заливається тільки після\(6s\) підрівня. Малюнок\(\PageIndex{2}\) є корисним і простим посібником для відстеження порядку заповнення атомних підрівнів.

Малюнок\(\PageIndex{3}\): Принцип Ауфбау проілюстрований на схемі, слідуючи кожній червоній стрілці в порядку зверху вниз:\(1s\),,\(2s\)\(2p\)\(3s\), і т.д. (Кредит: Крістофер Auyeung; Джерело: CK-12 Foundation; Ліцензія: CC BY-NC 3.0 (відкривається в новому вікні))

Резюме

Принцип Ауфбау дає порядок заповнення електронів атомом.
Він може бути використаний для опису розташування та енергетичних рівнів кожного електрона в даному атомі.

Рецензія

Що таке принцип Ауфбау?
Яка орбітальна заповнюється після\(2p\)?
Яка орбіта заповнюється після\(4s\)?
Яка орбіта заповнюється після\(6s\)?