Αρχή Άουφμπαου

Βασική σειρά πλήρωσης

Η συνηθισμένη σειρά αρχίζει 1s, 2s, 2p, 3s, 3p, 4s, 3d, 4p, 5s, 4d, 5p, 6s…

Οι χωρητικότητες είναι s², p⁶, d¹⁰ και f¹⁴, σύμφωνα με Pauli και τον αριθμό τροχιακά κάθε υποκέλυφος.

Κανόνας n+ℓ

Ο κανόνας Μάντελουνγκ, ή κανόνας n+ℓ, οργανώνει κατά προσέγγιση τις ενέργειες των υποφλοιών: γεμίζει πρώτα ο υποφλοιός με μικρότερο n+ℓ και, σε ισοπαλία, εκείνος με μικρότερο n.

Έτσι 4s έχει n+ℓ=4 ενώ 3d έχει 5, οπότε στο απλό σχήμα πλήρωσης ουδέτερου ατόμου το 4s προηγείται.

Pauli και Χουντ μέσα στο Άουφμπαου

Το Άουφμπαου δεν αντικαθιστά τους άλλους κανόνες. Όταν επιλεγεί υποκέλυφος, ο Pauli περιορίζει πληρότητα ανά τροχιακό και ο Χουντ κατανέμει ηλεκτρόνια σε εκφυλισμένα τροχιακά.

Για άνθρακα, 1s²2s²2p² και τα δύο 2p ηλεκτρόνια μπαίνουν σε διαφορετικά p τροχιακά.

Παράδειγμα K και Ca

K: [Ar]4s¹ και Ca: [Ar]4s². Αυτές οι διαμορφώσεις ταιριάζουν καλά με την απλή σειρά πλήρωσης.

Στη συνέχεια αρχίζει η 3d σειρά των μεταβατικά μέταλλα, αλλά οι σχετικές 4s/3d ενέργειες γίνονται πολύ κοντινές.

Γιατί υπάρχουν εξαιρέσεις

Οι τροχιακές ενέργειες εξαρτώνται από πληρότητα, διαλογή, ανταλλαγή και συσχέτιση ηλεκτρονίων. Δεν είναι σταθερές σκάλες που παραμένουν ίδιες για όλα τα άτομα.

Γι’ αυτό Cr, Cu και άλλα στοιχεία αποκλίνουν από την αφελή σειρά. Η πραγματική βασική κατάσταση είναι εκείνη με τη χαμηλότερη συνολική ενέργεια πολλών ηλεκτρονίων.

Ιόντα μεταβατικά μέταλλα

Παρότι το 4s γεμίζει πριν από το 3d στο απλό σύστημα, κατά τον ιονισμό άτομα μετάλλου μεταπτώσεως τα 4s ηλεκτρόνια συνήθως αφαιρούνται πριν από τα 3d.

Για Fe, ουδέτερο [Ar]3d⁶4s² αλλά Fe²⁺≈[Ar]3d⁶. Η σειρά ιονισμός δεν είναι απλή αντιστροφή μιας απομνημονευμένης διάγραμμα πλήρωσης.

Πώς να χρησιμοποιείτε σωστά την αρχή

Χρησιμοποιήστε το Άουφμπαου ως πρώτο προσχέδιο, μετά ελέγξτε γνωστές πειραματικές διαμορφώσεις εδαφικής κατάστασης και ειδικά τις d/f περιοχές.

Η αξία του μοντέλου είναι ότι οργανώνει την περιοδική δομή· η επιστημονική χρήση απαιτεί να γνωρίζουμε και τα όριά του.

Λυμένο παράδειγμα