منتديات انفاس الحب - مبدأ Aufbau - الهيكل الإلكتروني ومبدأ

تحتوي الذرات المستقرة على العديد من الإلكترونات كما تفعل البروتونات في النواة. تتجمع الإلكترونات حول النواة في المدارات الكمومية بعد أربعة قواعد أساسية تسمى مبدأ aufbau.

لن يشترك إلكترونان في الذرة في نفس الأرقام الكمومية الأربعة n ، l ، m ، and s .
تشغل الإلكترونات في البداية مدارات من أدنى مستوى للطاقة.
ستقوم الإلكترونات بملء المدار بنفس رقم الدوران حتى يتم ملء المدار قبل أن يبدأ بملء رقم الدوران المعاكس.
ستقوم الإلكترونات بملء المدارات بمجموع الأعداد الكمومية n و l . سيتم ملء المدارات ذات القيم المتساوية ( n + l ) بالقيم n الأقل أولاً.

القواعد الثانية والرابعة هي في الأساس نفسها. يوضح الرسم مستويات الطاقة النسبية لمختلف المدارات. ومن الأمثلة على القاعدة الرابعة المدارتان 2p و 3 s. المدار 2p هو n = 2 و l = 2 بينما المدار 3s هو n = 3 و l = 1. ( n + l ) = 4 في كلتا الحالتين ، لكن المدار 2p يحتوي على طاقة أقل أو قيمة n أقل وسيملأ قبل shell 3s.

مبدأ Aufbau - استخدام مبدأ Aufbau
مخطط تكوين مستوى الطاقة الإلكترونية. تود هيلمنستين
ربما كانت أسوأ طريقة لاستخدام مبدأ aufbau لتحديد ترتيب ملء مدارات الذرة هو محاولة حفظ النظام عن طريق القوة الغاشمة.

1s 2s 2p 3s 3p 4s 3d 4p 5s 4d 5p 6s 4f 5d 6p 7s 5f 6d 7p 8s

لحسن الحظ ، هناك طريقة أبسط بكثير للحصول على هذا الطلب.

أولاً ، اكتب عمودًا من المدارات "s" من 1 إلى 8.

ثانيًا ، اكتب عمودًا ثانيًا للمدارات "p" بدءًا من n = 2. (1 بكسل ليس تركيبة مدارية يسمح بها ميكانيكا الكم)

ثالثًا ، اكتب عمودًا للمدارات "d" بدءًا من n = 3.

رابعًا ، اكتب عمودًا نهائيًا لـ 4f و 5f. لا توجد عناصر تحتاج إلى سد 6f أو 7f لملء.

وأخيرًا ، اقرأ المخطط عن طريق تشغيل الأقطار بدءًا من 1s.

يعرض الرسم هذا الجدول وتتبع الأسهم المسار الذي يجب اتباعه.

الآن ، ومن المعروف أن ترتيب المدارات لملء ، كل ما تبقى هو حفظ حجم كل مداري.

لدى المدارات s قيمة محتملة واحدة من m لعقد إلكترونين
p المدارنات لها 3 قيمة محتملة من m لعقد 6 إلكترونات
د للمدارات 5 قيمة محتملة من m لعقد 10 إلكترونات
المدارات f لها 7 قيمة محتملة للمتر لعقد 14 إلكترونًا
هذا هو كل ما نحتاجه لتحديد تكوين الإلكترون لذرة مستقرة لعنصر.

على سبيل المثال ، خذ عنصر النيتروجين. يحتوي النيتروجين على سبعة بروتونات ، وبالتالي سبعة إلكترونات. أول مداري لملء المدار 1s. يحمل المدار s إلكترونين ، بحيث يتم ترك خمسة إلكترونات. المدار التالي هو المدار 2s ويحمل الاثنين التالي. ستذهب الإلكترونات الثلاثة الأخيرة إلى المدار 2p الذي يمكن أن يصل إلى ستة إلكترونات.

مبدأ Aufbau - مثال تكوين السليكون الإلكتروني
تكوين السليكون الإلكترونى. تود هيلمنستين

هذه هي مشكلة مثال عملت تبين الخطوات اللازمة لتحديد تكوين الإلكترون لعنصر باستخدام المبادئ المستفادة في الأقسام السابقة

سؤال:

تحديد تكوين الإلكترون من السيليكون .

حل:

السيليكون هو العنصر 14. يحتوي على 14 بروتون و 14 إلكترون. يتم ملء أدنى مستوى للطاقة في الذرة أولاً. تظهر الأسهم في الرسم الأرقام الكمومية ، تدور 'أعلى' وتدور 'أسفل'.

توضح الخطوة A أول إلكترونين يملآن المدار 1s ويتركان 12 إلكترونًا.

توضح الخطوة (ب) الإلكترونين التاليين اللذين يملآن المدار الثنائي الإلكترون ويتركان 10 إلكترونات.

المدار 2p هو مستوى الطاقة المتاح التالي ويمكنه حمل ستة إلكترونات. توضح الخطوة C هذه الإلكترونات الستة وتترك لنا أربعة إلكترونات.

تملأ الخطوة D مستوى الطاقة الأقل التالي ، 3s مع إلكترونين.

توضح الخطوة E الإلكترونين المتبقيين بداية لملء المدار 3p. تذكر أن أحد قواعد مبدأ aufbau هو أن يتم ملء المدارات بنوع واحد من السبين قبل أن يبدأ الدوران المقابل في الظهور. في هذه الحالة ، يتم وضع الإلكترونين المغزليين في أول فتحتين فارغتين ، ولكن الترتيب الفعلي هو أمر عشوائي. كان يمكن أن يكون الفتحة الثانية والثالثة أو الأولى والثالثة.

إجابة

تكوين الإلكترون من السيليكون هو 1s 2 2s 2 p 6 3s 2 3p 2 .

مبدأ Aufbau - التدوين والاستثناءات للقاعدة
الاتجاهات المدارية للجدول الدوري. تود هيلمنستين
يستخدم الترميز الموضح على الجداول الزمنية لتكوينات الإلكترون النموذج:

ن س ه

أين

ن هو مستوى الطاقة
O هو النوع المداري (s أو p أو d أو f)
ه هو عدد الإلكترونات في تلك المدارية.

على سبيل المثال ، يحتوي الأكسجين على 8 بروتونات و 8 إلكترونات. يشتمل مبدأ aufbau على أول إلكترونين يملأان المدار الأول. أما الأثنان التاليان فسيملأان المدارتين اللتين تركا الإلكترونات الأربعة المتبقية ليأخذان نقاطًا في المدار 2p. هذا سيكتب كما

1s 2 2s 2 p 4

الغازات النبيلة هي العناصر التي تملأ أكبر مداراتها بالكامل بدون إلكترونات متبقية. يملأ نيون المدار 2P بألكتروناته الستة الأخيرة ، وسيتم كتابته باسم

1s 2 2s 2 p 6
العنصر التالي ، الصوديوم سيكون هو نفسه مع إلكترون إضافي واحد في المدار 3s. بدلا من الكتابة

1s 2 2s 2 p 4 3s 1

واستغراق صفًا طويلاً من النص المتكرر ، يتم استخدام تدوين مختصر

[Ne] 3s 1

سوف تستخدم كل فترة تدوين الغاز النبيل في الفترة السابقة.

يعمل مبدأ aufbau لكل عنصر تم اختباره تقريبًا. هناك استثناءان لهذا المبدأ ، وهما الكروم والنحاس .

الكروم هو العنصر 24 ووفقًا لمبدأ aufbau ، يجب أن يكون تكوين الإلكترون [Ar] 3d4s2. تُظهر البيانات التجريبية الفعلية أن القيمة ستكون [Ar] 3d 5 s 1 .

النحاس هو العنصر 29 ويجب أن يكون [Ar] 3d 9 2s 2 ، ولكن تم تحديده ليكون [Ar] 3d 10 4s 1 .

يعرض الرسم اتجاهات الجدول الدوري وأعلى مدار للطاقة لهذا العنصر. إنها طريقة رائعة للتحقق من الحسابات الخاصة بك. طريقة أخرى للتحقق هي استخدام جدول دوري يحتوي على هذه المعلومات عليه بالفعل