Hvorfor er der undtagelser fra Aufbau-princippet ? Hvordan opstår abnormiteterne, og hvorfor? Hvis du kunne specificere et par undtagelser, der ville være kvældning.
Kommentarer
- Relateret: physics.stackexchange.com/q/11042/2451, physics.stackexchange.com/q/30229/2451 , physics.stackexchange.com/q / 103718/2451 og links deri.
Svar
Aufbau-princippet er et ret heuristisk tilgang til “udfyldning” af atomorbitaler baseret på “atomarbitaler med lavest energi får serveret først” og Pauli-udelukkelsesprincippet (en lidt mere detaljeret version anvender også Hunds regler). Det forudsætter også minimal interaktion mellem Atomorbitaler. Baseret på disse antagelser og i betragtning af, hvor løst det er defineret, er princippet bemærkelsesværdigt vellykket.
Nogle undtagelser forekommer i Lanthanid-gruppen af grundstoffer (aka “Sjældne jordarter”, alias første $ \ mathrm {f} $ blokgruppe). Disse skal have elektronkonfigurationen:
$$ [\ mathrm {Xe}] 4f ^ n6s ^ 2 $$
Men på grund af energiligheden mellem $ 4f $ og $ 5 d $ orbitaler, “undtagelser” opstår således. Lanthanum (symbol $ \ mathrm {La} $, $ Z = 57 $) er en af disse. Dens elektronkonfiguration er:
$$ [\ mathrm {Xe}] 5d ^ 16s ^ 2 $$
Men disse undtagelser har generelt ikke alvorlige konsekvenser: på trods af “anomalierne “Lanthaniderne viser stadig $ \ mathrm {+3} $ oxidationstilstanden i de fleste af deres kemiske forbindelser.
Svar
Aufbau-princippet handler om at udfylde lavere energiniveauer først, og de fleste ting i naturen foretrækker lavere energi. Så den logiske forklaring må være, at når den ydre d-shell (eller f-shell) -niveau fylder op, skal den eksisterende ydre energiniveauer forskydes i forhold til hinanden, så den “uventede” konfiguration generelt har det lavere energiniveau. Så Aufbau-princippet overholdes stadig, den ydre skal (og måske mere) energiniveauer er ikke faste i forhold til hinanden, og så det “smukke” nummererings- / bogstaversystem, der er tydeligt i de tidlige elementer, overholdes ikke længere!