Aufbau Kavramı İlkesi ve Açıklaması, Örnekler



Aufbau Prensibi Bir elemanın elektronik konfigürasyonunu teorik olarak tahmin etmek için kullanışlı bir rehberden oluşur. Kelime Aufbau Alman fiili "yapı" anlamına gelir. Bu ilkenin dikte ettiği kurallar “atomu inşa etmeye yardım” anlamına gelir.

Varsayımsal atomik yapıdan bahsederken, yalnızca artan protonlarla el ele giden elektronları ifade eder. Protonlar, bir kimyasal elementin Z atom sayısını tanımlarlar ve çekirdeğe eklenen her biri için pozitif yükün bu artışını telafi etmek için bir elektron ilave edilir..

Her ne kadar protonlar atomun çekirdeğini birleştirmek için yerleşik bir düzen izlemiyor gibi görünseler de, elektronlar bir dizi koşulu takip ederler, böylece ilk önce daha düşük enerjili atom bölgelerini işgal ederler, özellikle onları uzayda bulma olasılığı olanlar daha büyük: orbitaller.

Aufbau prensibi, diğer elektronik doldurma kurallarıyla (Pauli hariç tutma ilkesi ve Hund kuralı) birlikte, elektronların elektronik bulutta eklenmesi gereken sırayı oluşturmaya yardımcı olur; Bu şekilde, belirli bir kimyasal elementin elektronik bir konfigürasyonunu atamak mümkündür..

indeks

  • 1 Kavram ve açıklama
    • 1.1 Katmanlar ve alt katmanlar
    • 1.2 Pauli'nin hariç tutulma ilkesi ve Hund yönetimi
  • 2 Örnekler
    • 2.1 Karbon
    • 2.2 Oksijen
    • 2.3 Kalsiyum
  • 3 Aufbau prensibinin sınırlamaları
  • 4 Kaynakça 

Kavram ve açıklama

Eğer atom bir soğanmış gibi düşünüldüyse, bunun içinde, ana kuantum sayısı n ile belirlenen, sınırlı bir miktarda tabaka olacaktır..

Ötesi, içlerinde, formları azimut ve manyetik kuantum sayılarına bağlı olan alt tabakalardır..

Orbitaller, ilk üç kuantum sayıları ile tanımlanırken, dördüncü olarak, döngünün dördüncü kısmı, elektronun hangi yörüngede bulunacağına işaret eder. Elektronların en içteki katmanlardan en dıştaki katmana döndüğü atomun bu bölgelerinde: değerlik katmanı, hepsinden daha enerjik olan.

Eğer öyleyse, elektronlar hangi sırayla orbitalleri doldurmalıdır? Aufbau prensibine göre, artan değere göre atanmaları gerekir (n + l).

Ayrıca, alt katmanlar (n + l) içinde elektronlar alt katmanı en düşük enerji değerine sahip olmalıdır; Başka bir deyişle, en düşük N değerini alırlar..

Bu yapım kurallarına uyarak, Madelung, bir atomun elektronik konfigürasyonunun oluşturulmasına yardımcı olan çapraz okların izlenmesinden oluşan görsel bir yöntem geliştirdi. Bazı eğitim alanlarında bu yöntem yağmur yöntemi olarak da bilinir..

Katmanlar ve alt katmanlar

İlk görüntü, elektronik konfigürasyonlar elde etmek için bir grafiksel yöntemi gösterirken, ikinci görüntü, ilgili Madelung yöntemidir. En enerjik katmanlar en üstte bulunur ve en az enerjik aşağı yöndedir..

Soldan sağa, alt katmanları, karşılık gelen ana enerji seviyelerinin s, p, d ve f "dönüştürülür". Çapraz oklarla işaretlenmiş her adım için (n + l) değeri nasıl hesaplanır? Örneğin, 1s orbital için bu hesaplama (1 + 0 = 1), 2s orbital (2 + 0 = 2) ve 3p orbital (3 + 1 = 4) 'e eşittir..

Bu hesaplamaların sonucu, görüntünün yapısını oluşturur. Bu nedenle, eğer elinizde mevcut değilse, her bir yörünge için (n + l), orbitalleri en düşük (n + l) değerinden en yüksek değere kadar olan elektronlarla doldurmaya başlamak yeterlidir (n + l)..

Ancak, Madelung yönteminin kullanımı elektronik konfigürasyonun oluşturulmasını büyük ölçüde kolaylaştırır ve periyodik tabloyu öğrenenler için eğlenceli bir aktivite haline getirir..

Pauli'nin hariç tutulma ilkesi ve Hund yönetimi

Madelung yöntemi alt katmanların yörüngelerini göstermez. Onları dikkate alarak, Pauli'nin dışlama ilkesi, hiçbir elektronun diğer kuantum sayılarına sahip olamayacağını; veya aynı olan, bir çift elektronun her iki dönüşünde de pozitif veya negatif olamaz.

Bu, kuantum sayılarının spin sayısının eşit olamayacağı ve bu nedenle aynı orbitalini işgal etmek için spin'leriyle eşleşmeleri gerektiği anlamına gelir.

Öte yandan, orbitallerin dolumu enerjide dejenere olacak şekilde yapılmalıdır (Hund'un kuralı). Bu, yörüngelerin tüm elektronlarının eşleştirilmemesiyle elde edilir, bunlardan bir çiftinin (oksijen ile olduğu gibi) kesinlikle gerekli olana kadar.

Örnekler

Aşağıdaki örnekler, Aufbau prensibi kavramının tamamını özetlemektedir..

karbon

Elektronik konfigürasyonunu belirlemek için önce Z atom numarasını ve böylece elektron sayısını bilmeliyiz. Karbon Z = 6'dır, bu nedenle 6 elektronunu Madelung metodu ile orbitallere yerleştirmek gerekir:

Oklar elektronlara karşılık gelir. Her biri iki elektronlu 1 ve 2'li orbitalleri doldurduktan sonra, kalan iki elektron farkla 2p orbitallerine atanır. Hund'un kuralı böyle kendini gösterir: iki yozlaşmış yörünge ve bir boş.

oksijen

Oksijen, Z = 8'dir, yani karbondan farklı olarak iki ek elektrona sahiptir. Bu elektronlardan biri boş 2p orbital içine yerleştirilmeli ve diğeri ilk çifti oluşturmak için ok aşağıya bakacak şekilde eşleştirilmelidir. Sonuç olarak, Pauli'nin dışlama ilkesi burada kendini gösterir..

kalsiyum

Kalsiyumun 20 elektronu vardır ve orbitaller de aynı yöntemle doldurulur. Dolum sırası aşağıdaki gibidir: 1s-2s-2p-3s-3p-4s.

İlk önce 3B orbital doldurmak yerine elektronların 4'leri işgal ettiği fark edilebilir. Bu geçiş metallerini açmadan önce olur, iç tabakayı 3d dolduran elementler.

Aufbau prensibinin sınırlamaları

Aufbau prensibi, birçok geçiş metalinin ve nadir toprak elementlerinin (lantanitler ve aktinitler) elektronik konfigürasyonlarını öngörmekte başarısız olmaktadır..

Bunun nedeni ns ve (n-1) d orbitalleri arasındaki enerji farklılıklarının düşük olmasıdır. Kuantum mekaniğinin desteklediği sebeplerden dolayı, elektronlar ns orbitalinden elektronların kaybolması veya yerinden çıkması pahasına orbitalleri (n-1) dejenere etmeyi tercih edebilir.

Ünlü bir örnek bakır örneğidir. Aufbau ilkesi tarafından öngörülen elektronik yapılandırması 1 saniyedir.22s22p63S23p64s23d9, deneysel olarak 1s olduğu gösterilmiştir22s22p63S23p64s13d10.

Birincisinde, bir soliter elektron bir 3d orbitalde eşleştirilmez, ikincisinde ise 3d orbitallerin tüm elektronları eşleştirilir.

referanslar

  1. Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. (15 Haziran 2017). Aufbau Prensip Tanımı. Alındığı kaynak: thoughtco.com
  2. N. De Leon. (2001). Aufbau Prensibi. Alındığı yer: iun.edu
  3. Kimya 301. Aufbau Prensibi. Alındığı yer: ch301.cm.utexas.edu
  4. Hozefa Arsiwala ve teacherlookup.com. (1 Haziran 2017). Derinliği: Aufbau Prensibi ile Örnekler. Alındığı kaynak: teacherlookup.com
  5. Whitten, Davis, Peck ve Stanley. Kimya. (8. basım). CENGAGE Öğrenme, s 199-203.
  6. Goodphy. (27 Temmuz 2016). Madelung Şeması. [Şekil]. Alındığı kaynak: commons.wikimedia.org