Elektronkonfiguratsiooni erandid
Aufbau lihtjärjestuse erandid ilmuvad peamiselt seal, kus s- ja d-subshell energies on väga lähestikku. Tegelik ground state minimeerib kogu many-electron energy't, mitte üksikute orbital'ide eraldi energiat. Seetõttu ei ole Cr ja Cu konfiguratsioonid lihtsalt [Ar]3d⁴4s² ja [Ar]3d⁹4s².
Kroom
Cr experimental ground state on ligikaudu [Ar]3d⁵4s¹.
Ühe 4s electron'i üleviimine 3d-sse muudab exchange, correlation ja electron-repulsion contributions. 'Half-filled d⁵ is stable' on mnemonic, mitte täielik põhjus.
Vask
Cu ground state on ligikaudu [Ar]3d¹⁰4s¹, mitte [Ar]3d⁹4s².
Filled d¹⁰ arrangement on total atom energy's favorable, kuid seletus vajab 3d/4s near-degeneracy't ja many-electron effects'i.
Veel näiteid
Mo on sageli [Kr]4d⁵5s¹ ja Ag [Kr]4d¹⁰5s¹. Pd on eriti selge erand: [Kr]4d¹⁰5s⁰.
Exceptions ei moodusta lihtsat 'alati d⁵ või d¹⁰' reeglit.
Eksperiment määrab
Ground-state configurations saadakse spectroscopy, ionization data ja quantum calculations abil. Configuration'i ei valita lihtsalt sümmeetrilise diagrammi ilu järgi.
Superscript notation on dominant configuration'i compact description, mitte täielik many-electron wavefunction.
Ionization pärast erandit
Cr [Ar]3d⁵4s¹ kaotab Cr⁺ tekkimisel tavaliselt 4s electron'i enne 3d eemaldamist.
Cu [Ar]3d¹⁰4s¹ annab Cu⁺≈[Ar]3d¹⁰. Filling order ja removal order tuleb eraldi käsitleda.
Miks 'half-filled stability' üksi ei piisa
Kui d⁵ või d¹⁰ oleks absoluutne magic rule, oleks erandeid palju rohkem. Tegelikult määrab tulemuse konkreetsete subshells väike energy difference.
Exchange stabilization, radial contraction, screening ja correlation toimivad koos.
Praktiline meetod
Kirjuta esmalt Aufbau prediction. Seejärel kontrolli, kas element kuulub tuntud exception region'i, ja kasuta experimental ground state'i.
Ion'i puhul alusta tegelikust neutral configuration'ist ning eemalda electrons vastavalt selle süsteemi orbital energies'ile.
Lahendatud näide
Cr
Ground state.
Lahendus
[Ar]3d⁵4s¹.
Cu
Ground state.
Lahendus
[Ar]3d¹⁰4s¹.
Pd
Characteristic configuration.
Lahendus
[Kr]4d¹⁰5s⁰.