Проще говоря, принцип Ауфбау означает, что электроны добавляются к орбиталям, как протоны добавляются к атому. Термин происходит от немецкого слова «aufbau», что означает «застроенный» или «строительный». Более низкие электронные орбитали заполняются раньше, чем более высокие орбитали, «наращивая» электронную оболочку. Конечным результатом является то, что атом, ион или молекула образуют наиболее стабильную электронную конфигурацию.
Принцип Ауфбау излагает правила, используемые для определения того, как электроны организуются в оболочки и подоболочки вокруг атомного ядра.
- Электроны переходят в подоболочку с наименьшей возможной энергией.
- Орбиталь может содержать не более 2 электронов, подчиняясь принципу исключения Паули.
- Электроны подчиняются правилу Хунда, которое гласит, что электроны распространяются до того, как они спарятся, если есть две или более энергетически эквивалентных орбиталей (например, , p, d).
Основные исключения Aufbau
Как и в большинстве правил, существуют исключения. Наполовину заполненные и полностью заполненные подоболочки d и f добавляют атомам стабильности, поэтому блочные элементы d и f не всегда соответствуют принципу. Например, прогнозируемая конфигурация Aufbau для Cr равна 4s 2 3d 4 , но наблюдаемая конфигурация на самом деле 4s 1 3d 5 . Это фактически уменьшает электрон-электронное отталкивание в атоме, поскольку каждый электрон занимает свое собственное место в подоболочке.
Определение правила Ауфбау
Связанный термин – «Правило Ауфбау», которое гласит, что заполнение различных электронных подоболочек происходит в порядке увеличения энергии в соответствии с правилом (n + 1).
Модель ядерной оболочки – это аналогичная модель, которая предсказывает конфигурацию протонов и нейтронов в атомном ядре.