Принцип Ауфбау

Обычный порядок заполнения

Стандартная последовательность начинается 1s, 2s, 2p, 3s, 3p, 4s, 3d, 4p, 5s, 4d, 5p, 6s…

Вместимости подоболочки: s², p⁶, d¹⁰ и f¹⁴.

Правило n+ℓ

По правилу Маделунга меньшая сумма n+ℓ обычно соответствует более раннему заполнению; при равенстве первым идёт меньшее n.

Для 4s n+ℓ=4, а для 3d — 5, поэтому в простой схема нейтрального атома 4s заполняется раньше.

Паули и Хунд внутри Ауфбау

Ауфбау не заменяет другие правила. После выбора подоболочка Паули ограничивает размещение каждой орбитали, а Хунд распределяет электроны по вырожденные орбитали.

Для C: 1s²2s²2p², причём два 2p электроны занимают разные p-орбитали.

K и Ca

K имеет [Ar]4s¹, Ca — [Ar]4s². Эти примеры хорошо следуют простой последовательность заполнения.

После Ca начинается переходная серия, где энергии 4s и 3d становятся очень близкими.

Почему возникают исключения

Орбитальные энергии зависят от размещение, скрининг, обменивать и электронная корреляция; они не образуют универсальную фиксированную лестницу.

Cr, Cu и другие исключения показывают, что наименьшая общая многоэлектронная энергия может отличаться от простого Предсказание Маделунга.

Ионы переходных металлов

Хотя в нейтральная схема заполнения 4s заполняется раньше 3d, при ионизации переходные металлы 4s электроны обычно удаляются раньше 3d.

Fe: [Ar]3d⁶4s², тогда как Fe²⁺≈[Ar]3d⁶.

Как применять правильно

Используйте Ауфбау как первый черновик и проверяйте известные экспериментальные конфигурации в d/f областях.

Понимание границ модели — часть её научно правильного применения.

Энергетическая лестница не фиксирована

Относительные энергии 4s и 3d меняются по мере заполнения d подоболочка и при ионизация. Поэтому диагональный порядок заполнения нейтрального атома нельзя механически переносить на ионы.

Ауфбау — эвристика заказа; экспериментальная спектроскопия и расчеты полной энергии определяют реальный основное состояние.

Разобранный пример