ข้อยกเว้นของการจัดเรียงอิเล็กตรอน

สิ่งที่เรียกว่า ข้อยกเว้นเกี่ยวกับการกำหนดค่าอิเล็กตรอน แสดงขอบเขตของ การสั่งซื้อ เอาฟเบา ง่ายๆ เมื่อ ns และ (n−1)d เปลือกย่อย มีพลังงานใกล้กัน การผลักกันของอิเล็กตรอน-อิเล็กตรอน, แลกเปลี่ยน และ ผลกระทบเชิงสัมพัทธภาพ สามารถเปลี่ยน การครอบครองของรัฐภาคพื้นดิน ได้

โครเมียม

การเติมแบบ ไร้เดียงสา อาจให้ [Ar]3d⁴4s² แต่ สถานะภาคพื้นดิน ของ Cr ประมาณ [Ar]3d⁵4s¹

ไม่ควรหยุดที่คำว่า 'คอกม้าที่เต็มไปครึ่งหนึ่ง' เพราะสาเหตุลึกกว่าคือ ความสมดุลของพลังงานทั้งหมด ของ 3d/4s และ แลกเปลี่ยนปฏิสัมพันธ์

ทองแดง

Cu ไม่ใช่ [Ar]3d⁹4s² แบบ ความคาดหวังที่เรียบง่าย แต่ประมาณ [Ar]3d¹⁰4s¹

เต็มไปด้วย d เปลือก และ ใกล้เสื่อมโทรม ของ 3d/4s ช่วยลด พลังงานทั้งหมด และการทดลอง สเปกโทรสโกปี ยืนยัน สถานะภาคพื้นดิน

ไอออน ใช้ลำดับต่างจากการเติม

แคตไอออนของโลหะทรานซิชัน มักเอา ns อิเล็กตรอน ออกก่อน (n−1)d เช่น Fe²⁺=[Ar]3d⁶ และ Fe³⁺=[Ar]3d⁵

ดังนั้นการบอกว่า 4s ถูกเติมก่อนจึง ผูกมัด แน่นกว่า 3d เป็นข้อสรุปที่ผิด

ข้อยกเว้น อื่น

Mo, Ag, Au และ องค์ประกอบหนัก อื่นแสดง การเบี่ยงเบน จาก ความคาดหวังของมาดลุง และ ผลกระทบเชิงสัมพัทธภาพ สำคัญขึ้นเมื่อ Z สูง

พลังงานวงโคจร จึงไม่ใช่บันไดคงที่ที่ไม่เปลี่ยนกับ การครอบครองอิเล็กตรอน

หลักฐานทดลอง

โฟโตอิเล็กตรอนสเปกโทรสโกปี วัด พลังงานที่มีผลผูกพัน และ สเปกโทรสโกปีของอะตอม แยก โครงสร้างระยะ จึงใช้ ทดสอบการกำหนดค่า ได้

การกำหนดค่า เป็น รุ่นกะทัดรัด แต่ ฟังก์ชันคลื่นอิเล็กตรอนหลายตัว มีรายละเอียดมากกว่า

วิธีใช้กฎอย่างรับผิดชอบ

โจทย์เบื้องต้นควรใช้ ยอมรับการกำหนดค่าภาคพื้นดินทดลอง และจำ ข้อยกเว้นที่ทราบ ที่สำคัญ

เมื่อพบ องค์ประกอบหนักที่ไม่รู้จัก ไม่ควรถือผล n+l แบบ คนตาบอด เป็น ความจริงสุดท้าย ควรตรวจ ข้อมูล หรือ โมเดล ที่ละเอียดกว่า

บทเรียนจากข้อยกเว้น

Cr และ Cu เป็นตัวอย่างที่นิยม แต่สาระสำคัญคือ พลังงานวงโคจร ใกล้กันมากจน การแก้ไข เล็ก ๆ เปลี่ยน สถานะพื้นที่ครอบครอง ได้

Mo, Ag และ Au แสดงพฤติกรรมคล้ายกันแต่รายละเอียดต่าง และ อะตอมหนัก มี การมีส่วนร่วมเชิงสัมพันธ์ มากขึ้น

จึงควรใช้ การกำหนดค่าที่วัดได้ เป็นข้อมูลหลักและใช้ เอาฟเบา เป็น โมเดล อธิบายแนวโน้ม

อะตอมที่เป็นกลาง กับ ไอออน

การกำหนดค่า ที่วัดสำหรับ อะตอมที่เป็นกลาง ไม่ควรถูก คัดลอก ไปยัง ไอออนบวก โดยตรง เพราะการเอา อิเล็กตรอน ออกเปลี่ยน การคัดกรอง และ พลังงานวงโคจร

เช่น 4s เติมก่อน 3d ใน K/ภูมิภาคแคลิฟอร์เนีย แต่ใน แคตไอออนของโลหะทรานซิชัน 4s อิเล็กตรอน มักถูกเอาออกก่อน 3d

การเก็บ การกำหนดค่าที่เป็นกลาง และ การกำหนดค่าไอออนทั่วไป แยกกันจึงเป็นวิธีข้อมูลที่ปลอดภัยกว่า

ความหมายของคำว่า ข้อยกเว้น

คำว่า ข้อยกเว้น ไม่ได้แปลว่ากฎ ควอนตัม ถูกละเมิด แต่หมายถึง ลำดับการเติมความจำ แบบง่ายไม่ จับพลังงานขั้นต่ำทั้งหมด

หลักการของเปาลี และ กลศาสตร์ควอนตัม ยังใช้ครบ ข้อที่ต้องปรับคือ การประมาณ ของ การเรียงลำดับวงโคจรของอิเล็กตรอนหนึ่งตัว

แบบฝึกหัด

Cr

สถานะภาคพื้นดิน

เฉลย: [Ar]3d⁵4s¹

Cu

สถานะภาคพื้นดิน

เฉลย: [Ar]3d¹⁰4s¹

Fe³⁺

จาก เฟที่เป็นกลาง

เฉลย: เอา 4s² และ 3d หนึ่งตัว