Kivételek az Aufbau-elv alól?

Az Aufbau alapelve meglehetősen heurisztikus megközelítés az atompályák “kitöltésére”, amely a “legalacsonyabb energiájú atompályákra szolgál először” és a Pauli kizárási elvre (egy kicsit részletesebb változat Hund szabályait is alkalmazza). atompályák. Ezen feltételezések alapján és figyelembe véve, hogy mennyire lazán van meghatározva, az elv kiemelkedően sikeres.

Néhány kivétel előfordul a Lanthanide elemcsoportban (más néven “Ritka földek”, más néven első $ \ mathrm {f} $ blokk csoport). Ezeknek elektronkonfigurációval kell rendelkezniük:

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

De a $ 4f $ és az $ 5 közötti energia-hasonlóság miatt d $ pályák, “kivételek” tehát felmerülnek. A Lanthanum (szimbólum $ \ mathrm {La} $, $ Z = 57 $) ezek egyike. Elektronkonfigurációja:

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

De ezeknek a kivételeknek általában nincsenek súlyos következményei: a “rendellenességek ellenére” “a lantanidák kémiai vegyületeik többségében továbbra is mutatják a $ \ mathrm {+3} $ oxidációs állapotot.

Az Aufbau-elv az alacsonyabb energiaszintek kitöltését célozza meg, és a természetben a legtöbb dolog előnyben részesíti az alacsonyabb energiát. Tehát a logikus magyarázatnak az kell lennie, hogy amint a külső d-shell (vagy f-shell) szint kitöltődik, a meglévő külső az energiaszintek egymáshoz képest eltolódnak, így a “váratlan” konfiguráció összességében alacsonyabb energiaszinttel rendelkezik. Tehát továbbra is betartják az Aufbau elvét, a külső héj (és talán még több) energiaszintjei nincsenek egymáshoz rögzítve, és így a korai elemekben nyilvánvaló “szép” számozási / betűrendszer már nem tartható be!