Exceções ao princípio Aufbau?

O Princípio Aufbau é um heurística para “preencher” orbitais atômicos com base em “orbitais atômicos de menor energia são servidos primeiro” e o Princípio de Exclusão de Pauli (uma versão um pouco mais detalhada também emprega as Regras de Hund). Também pressupõe uma interação mínima entre orbitais atômicos. Com base nessas suposições e considerando o quão vagamente é definido, o princípio é extremamente bem-sucedido.

Algumas exceções ocorrem no grupo de elementos lantanídeos (também conhecido como “Terras raras”, também conhecido como primeiro $ \ mathrm {f} $ grupo de blocos). Devem ter a configuração de elétrons:

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

Mas devido à semelhança de energia entre $ 4f $ e $ 5 d $ orbitais, “exceções” assim surgem. Lantânio (símbolo $ \ mathrm {La} $, $ Z = 57 $) é um deles. Sua configuração eletrônica é:

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

Mas essas exceções geralmente não têm consequências graves: apesar das “anomalias “os lantanídeos ainda mostram o estado de oxidação $ \ mathrm {+3} $ na maioria de seus compostos químicos.

O princípio de Aufbau é sobre preencher os níveis de energia mais baixos primeiro, e a maioria das coisas na natureza tem uma preferência por energia mais baixa. Portanto, a explicação lógica deve ser que, à medida que o nível d-shell externo (ou f-shell) se enche, o nível externo existente os níveis de energia são deslocados em relação uns aos outros, de modo que a configuração “inesperada” tem o nível de energia geral mais baixo. Assim, o princípio de Aufbau ainda é obedecido, os níveis de energia da camada externa (e talvez mais) não são fixos em relação uns aos outros então o “lindo” sistema de numeração / letras que é evidente nos primeiros elementos não é mais obedecido!