Ausnahmen vom Aufbau-Prinzip?

Das Aufbau-Prinzip ist ein ziemlich heuristischer Ansatz zum „Füllen“ von Atomorbitalen basierend auf „Atomorbitalen mit der niedrigsten Energie wird zuerst bedient“ und dem Pauli-Ausschlussprinzip (eine etwas detailliertere Version verwendet auch Hunds Regeln). Es wird auch eine minimale Interaktion zwischen angenommen Atomorbitale. Basierend auf diesen Annahmen und wenn man bedenkt, wie locker es definiert ist, ist das Prinzip bemerkenswert erfolgreich.

Einige Ausnahmen treten in der Lanthaniden-Elementgruppe auf (auch bekannt als „Seltene Erden“, auch bekannt als erste $ \ mathrm) {f} $ Blockgruppe). Diese sollten die Elektronenkonfiguration haben:

$$ [\ mathrm {Xe}] 4f ^ n6s ^ 2 $$

Aber aufgrund der Energieähnlichkeit zwischen $ 4f $ und $ 5 d $ Orbitale, so entstehen „Ausnahmen“. Lanthan (Symbol $ \ mathrm {La} $, $ Z = 57 $) ist eines davon. Seine Elektronenkonfiguration ist:

$$ [\ mathrm {Xe}] 5d ^ 16s ^ 2 $$

Diese Ausnahmen haben jedoch im Allgemeinen keine schwerwiegenden Konsequenzen: trotz der „Anomalien“ „Die Lanthaniden zeigen in den meisten ihrer chemischen Verbindungen immer noch den Oxidationszustand $ \ mathrm {+3} $.

Beim Aufbau-Prinzip geht es darum, zuerst niedrigere Energieniveaus zu füllen, und die meisten Dinge in der Natur bevorzugen niedrigere Energieniveaus. Die logische Erklärung muss also sein, dass das vorhandene äußere Niveau gefüllt wird, wenn sich das äußere D-Shell- (oder F-Shell-) Level füllt Die Energieniveaus werden relativ zueinander verschoben, so dass die „unerwartete“ Konfiguration insgesamt das niedrigere Energieniveau aufweist. Das Aufbau-Prinzip wird also weiterhin eingehalten, die Energieniveaus der Außenhülle (und möglicherweise mehr) sind nicht relativ zueinander festgelegt, und Das „schöne“ Nummerierungs- / Beschriftungssystem, das in den frühen Elementen erkennbar ist, wird also nicht mehr eingehalten!