Принцип Ауфбау

Звичайний порядок заповнення

Стандартна послідовність починається 1s, 2s, 2p, 3s, 3p, 4s, 3d, 4p, 5s, 4d, 5p, 6s…

Місткості підоболонки: s², p⁶, d¹⁰ і f¹⁴.

Правило n+ℓ

За правилом Маделунга менше n+ℓ зазвичай означає раннє заповнення; за однакового n+ℓ першою йде підоболонка із меншим n.

Для 4s n+ℓ=4, а для 3d — 5, тому в простій схема нейтрального атома 4s заповнюється раніше.

Паулі і Хунд усередині Ауфбау

Ауфбау не замінює інші правила. Після вибору підоболонка Паулі обмежує зайнятість кожної орбітальний, а Хунд розподіляє електрони між вироджені орбіталі.

Для C: 1s²2s²2p², причому два 2p електрони займають різні р-орбіталі.

K і Ca

K має [Ar]4s¹, Ca — [Ar]4s². Ці приклади добре відповідають проста послідовність заповнення.

Після Ca починається перехідний ряд, де 4s та 3d енергії стають дуже близькими.

Чому виникають винятки

Орбітальні енергії залежать від зайнятість, скринінг, обмін та електронна кореляція; це не універсальна фіксована драбина.

Cr, Cu та інші винятки показують, що найнижча загальна багатоелектронна енергія може відрізнятися від просте передбачення Маделунга.

Іони перехідні метали

Хоча в нейтральна схема наповнення 4s заповнюється раніше 3d, під час іонізація перехідних металів 4s електрони зазвичай видаляються раніше.

Fe: [Ar]3d⁶4s², тоді як Fe²⁺≈[Ar]3d⁶.

Як правильно користуватися

Використовуйте Ауфбау як перший проект і перевіряйте відомі експериментальні конфігурації у d/f регіони.

Знання меж моделі є частиною її науково правильного використання.

Енергетична драбина не є сталою

Відносні енергії 4s і 3d змінюються під час начинка d підоболонка та іонізація. Тому порядок діагонального заповнення для нейтральний атом не можна механічно переносити на іони.

Ауфбау є евристика впорядкування; експериментальна спектроскопія і загальні енергетичні розрахунки визначають реальний основний стан.

Розібраний приклад