Ce este principiul Aufbau?

Principiul Aufbau, cunoscut și sub numele de „regula ferăstrăului”, este un sistem foarte util care ne permite să prezicem configurația electronică a unui element. Cuvântul Aufbau provine din verbul german care înseamnă „a construi” și, de fapt, scopul acestui principiu este de a „ajuta la construirea atomului”.

Acest principiu ne va învăța o serie de instrucțiuni care au legătură cu localizarea electronilor în orbitalii unui atom.

Caracteristicile acestui principiu

• Atomii stabili au la fel de mulți electroni ca protoni în nucleu. Electronii se adună în jurul nucleului în orbitali cuantici urmând patru reguli de bază numite principiul Aufbau.
• Nu există doi electroni din atom care au aceleași patru numere cuantice n, l, m și s.
• Electronii vor ocupa mai întâi orbitalii de cel mai scăzut nivel de energie.
• Electronii vor umple un orbital cu același număr de spin până când orbitalul este umplut. Acest lucru se întâmplă înainte de a începe să se umple cu numărul de rotire opus.
• Vom putea ajunge și la subcochilii, ale căror forme depind de numărul cuantic azimutal și de numărul magnetic m.
• Nu există doi electroni din atom care au aceleași patru numere cuantice n, l, m și s.

Cele 4 numere cuantice

• Numărul cuantic principal (n) descrie dimensiunea unui orbital și determină în mare măsură energia acestuia (Distanța medie a unui electron de la nucleu. Aceasta poate lua numai valori pozitive.

• Momentul unghiular sau numărul cuantic azimutal (l) determină forma orbitalilor. Fiecare număr principal (n) va avea niveluri și subniveluri, cu toate acestea, fiecare dintre acești orbitali va menține același număr cuantic. Numerele sunt atribuite fiecărei valori (l) pentru a evita confuzia.

• Numărul cuantic magnetic (m) descrie direcția mișcării orbitale a electronului în spațiu și desemnează numărul de orbitali conținute în fiecare subnivel.

• Numărul de spin sau spin al electronului(i). Orbitalii săi sunt prezentați într-o formă sferică, acest număr va avea valorile -1/2 și +1/2 care arată posibilele rotații ale electronului pe propria sa axă.

Cum se aplică principiul Aufbau?

1. Scrieți o coloană de orbitali s de la 1 la 8.
2. Scrieți o a doua coloană pentru orbitalii p începând de la n = 2. (1p nu este o combinație de orbitali permisă de mecanica cuantică.)
3. Scrieți o coloană pentru orbitalii d începând cu n = 3.
4. Scrieți o coloană finală pentru 4f și 5f. Nu există articole care să aibă nevoie de o carcasă de 6f sau 7f pentru umplere.
5. Citiți tabelul rulând diagonalele de la 1. Graficul arată acest tabel, iar săgețile arată calea de urmat. Acum că știm ordinea de umplere a orbitalilor, trebuie doar să memorăm dimensiunea fiecărui orbital.

Orbitii S au o valoare posibilă de m pentru a păstra doi electroni.
Orbitii P au trei valori posibile ale lui m pentru a deține șase electroni.
Orbitii D au cinci valori posibile ale lui m pentru a deține 10 electroni.
Orbitii F au șapte valori posibile ale lui m pentru a deține 14 electroni.
Acesta este tot ce aveți nevoie pentru a determina configurația electronică a unui atom stabil al unui element.

De exemplu, să luăm elementul azot, care are șapte protoni și, prin urmare, șapte electroni.

Primul orbital care se umple este orbital 1s. Un orbital s conține doi electroni, deci rămân cinci electroni.

Următorul orbital este orbital 2s și îi conține pe următorii doi. Ultimii trei electroni vor merge la orbitalul 2p, care poate conține până la șase electroni.

Surse

Principiul Aufbau (video) . Academia Khan. Disponibil la https://es.khanacademy.org/science/chemistry/electronic-structure-of-atoms/electron-configurations-jay-sal/v/the-aufbau-principle  González, A. Aufbau principiu. pe viaţă. Disponibil la https://www.lifeder.com/principio-aufbau/ .