Wyjątki od zasady Aufbau?

Zasada Aufbau jest dość heurystyczne podejście do „wypełniania” orbitali atomowych w oparciu o „orbitale atomowe o najniższej energii są obsługiwane jako pierwsze” oraz zasada wykluczenia Pauliego (nieco bardziej szczegółowa wersja również wykorzystuje Reguły Hunda). Zakłada również minimalną interakcję między orbitale atomowe. Opierając się na tych założeniach i biorąc pod uwagę, jak luźno jest zdefiniowana, zasada jest niezwykle skuteczna.

Niektóre wyjątki występują w grupie pierwiastków lantanowców (aka „Ziemie rzadkie”, czyli pierwszy $ \ mathrm {f} $ block group). Powinny mieć konfigurację elektronów:

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

Ale ze względu na podobieństwo energii między 4f $ a 5 $ d $ orbitale, powstają „wyjątki”. Jednym z nich jest lantan (symbol $ \ mathrm {La} $, $ Z = 57 $). Jego konfiguracja elektronowa jest następująca:

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

Ale te wyjątki nie mają na ogół poważnych konsekwencji: pomimo „anomalii „Lantanowce nadal wykazują stopień utlenienia $ \ mathrm {+3} $ w większości swoich związków chemicznych.

Zasada Aufbau polega na tym, że najpierw wypełnia się niższe poziomy energii, a większość rzeczy w naturze preferuje niższą energię. Dlatego logicznym wyjaśnieniem musi być to, że gdy zewnętrzna powłoka d (lub powłoka f) się zapełnia, istniejący poziomy energii są przesunięte względem siebie, tak że „nieoczekiwana” konfiguracja ma ogólnie niższy poziom energii. Tak więc zasada Aufbau jest nadal przestrzegana, poziomy energii zewnętrznej powłoki (a może i więcej) nie są ustalone względem siebie i więc „piękny” system numeracji / liter, który jest widoczny we wczesnych elementach, nie jest już przestrzegany!