Eccezioni al principio Aufbau?

Il Principio Aufbau è abbastanza un approccio euristico al “riempimento” degli orbitali atomici basato su “gli orbitali atomici a più bassa energia vengono serviti per primi” e il principio di esclusione di Pauli (una versione leggermente più dettagliata impiega anche le regole di Hund). Presuppone inoltre uninterazione minima tra orbitali atomici. Sulla base di questi presupposti e considerando quanto è definito in modo approssimativo, il principio ha un notevole successo.

Alcune eccezioni si verificano nel gruppo di elementi Lanthanide (aka “Rare Earths”, aka first $ \ mathrm {f} $ block group). Questi dovrebbero avere la configurazione elettronica:

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

Ma a causa della somiglianza energetica tra $ 4f $ e $ 5 d $ orbitali, così sorgono “eccezioni”. Il lantanio (simbolo $ \ mathrm {La} $, $ Z = 57 $) è uno di questi. La sua configurazione elettronica è:

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

Ma queste eccezioni generalmente non hanno conseguenze serie: nonostante le “anomalie “i lantanidi mostrano ancora lo stato di ossidazione $ \ mathrm {+3} $ nella maggior parte dei loro composti chimici.

Il principio di Aufbau riguarda prima il riempimento dei livelli di energia inferiori e la maggior parte delle cose in natura preferisce lenergia inferiore. Quindi, la spiegazione logica deve essere che quando il livello d-shell esterno (o f-shell) si riempie, il livello esterno esistente i livelli di energia vengono spostati luno rispetto allaltro in modo che la configurazione “inaspettata” abbia il livello di energia più basso nel complesso. Quindi, il principio di Aufbau è ancora rispettato, i livelli di energia del guscio esterno (e forse più) non sono fissi luno rispetto allaltro e quindi il “bellissimo” sistema di numerazione / caratteri che è evidente nei primi elementi non viene più rispettato!