Principiul Aufbau

De la Wikipedia, enciclopedia liberă
Jump to navigation Jump to search
Ocuparea cu electroni a straturilor și substraturilor unui atom conform principiului Aufbau

Principiul Aufbau este o regulă utilizată în chimie care spune că în starea fundamentală a unui atom sau ion, ocuparea orbitalilor atomici cu electroni se face începând cu nivelele energetice cele mai slabe în energie, iar aceasta se continuă spre nivelele mai bogate în energie doar după ocuparea celor inferioare (de exemplu, nivelul 1s este mereu ocupat înaintea 2s). În acest fel, electronii unui atom sau ion vor forma cea mai stabilă configurație electronică posibilă. Principiul este derivat din principiul de excluziune al lui Pauli.[1]

Denumirea Aufbau provine din germană Aufbauen „a construi”, și face referire la modul în care acesta descrie „construirea” configurației electronice a atomului sau a ionului respectiv.[1]

Formulare[modificare | modificare sursă]

Stările energetice trasate cu săgeată roșie prezintă aceeași valoare a . Direcția săgeții indică ordinare în care are loc ocuparea orbitalilor cu electroni.

În cazul atomilor neutri, regula generală de ocupare a substraturilor cu electroni este n + ℓ, sau regula Madelung. În acest caz n este numărul cuantic principal iar este numărul cuantic secundar; valorile = 0, 1, 2, 3 corespund blocurilor s, p, d și respectiv f. Ordinea în care are loc ocuparea conform regulii este 1s, 2s, 2p, 3s, 3p, 4s, 3d, 4p, 5s, 4d, 5p, 6s, 4f, 5d, 6p, 7s, 5f, 6d, 7p, 8s, ... De exemplu, titanul (Z = 22) prezintă configurația în stare fundamentală 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d2.[2]

Excepția în cazul metalelor tranziționale[modificare | modificare sursă]

În cazul unor metale tranziționale (crom, cupru, niobiu, molibden, ruteniu, rodiu, paladiu, argint, platină și aur), substratul de valență d preia un electron (în cazul paladiului doi electroni) din substratul de valență s, astfel că măsurările experimentale sunt diferite de ceea ce prevede regula lui Madelung.[3] Atomii acceptă această configurație excepțională deoarece astfel se află într-o stare energetică mai joasă.

Atom 24Cr 29Cu 41Nb 42Mo 44Ru 45Rh 46Pd 47Ag 78Pt 79Au
Configurația gazului rar [Ar] [Ar] [Kr] [Kr] [Kr] [Kr] [Kr] [Kr] [Xe] [Xe]
Configurația - Madelung 3d44s2 3d94s2 4d35s2 4d45s2 4d65s2 4d75s2 4d85s2 4d95s2 4f145d86s2 4f145d96s2
Configurația - empirică 3d54s1 3d104s1 4d45s1 4d55s1 4d75s1 4d85s1 4d10 4d105s1 4f145d96s1 4f145d106s1

Excepția în cazul lantanidelor și actinidelor[modificare | modificare sursă]

În cazul unor lantanide[4] și actinide (lantan, ceriu, gadoliniu, actiniu, toriu, protactiniu, uraniu, neptuniu, curiu și lawrenciu), substratul de valență d preia un electron (în cazul toriului doi electroni) din substratul de valență f, astfel că măsurările experimentale sunt diferite de ceea ce prevede regula lui Madelung.[3] Atomii acceptă această configurație excepțională deoarece astfel se află într-o stare energetică mai joasă. Un caz special este lawrenciul (103Lr), unde electronul 6d este înlocuit de un electron 7p: regula Madelung prezice configurația [Rn]5f146d17s2, iar cea măsurată empiric este [Rn]5f147s27p1.

Atom 57La 58Ce 64Gd 89Ac 90Th 91Pa 92U 93Np 96Cm 103Lr
Configurația gazului rar [Xe] [Xe] [Xe] [Rn] [Rn] [Rn] [Rn] [Rn] [Rn] [Rn]
Configurația - Madelung 4f16s2 4f26s2 4f86s2 5f17s2 5f27s2 5f37s2 5f47s2 5f57s2 5f87s2 5f146d17s2
Configurația - empirică 5d16s2 4f15d16s2 4f75d16s2 6d17s2 6d27s2 5f26d17s2 5f36d17s2 5f46d17s2 5f76d17s2 5f147s27p1

Note[modificare | modificare sursă]

  1. ^ a b „Aufbau Principle”, Chemistry LibreTexts, , accesat în  
  2. ^ Miessler, Gary L.; Tarr, Donald A. (). Inorganic Chemistry (ed. 2nd). Prentice Hall. p. 38. ISBN 0-13-841891-8. 
  3. ^ a b „What is the Basis For Exceptions to the Aufbau Principle?”, Sciencing, accesat în  
  4. ^ „Lanthanides: Electron Configuration & Oxidation States - Video & Lesson Transcript”, Study.com, accesat în  

Vezi și[modificare | modificare sursă]