Undantag från Aufbau-principen?

Aufbau-principen är en ganska heuristiska tillvägagångssätt för att ”fylla” atomorbitaler baserat på ”atomär orbitaler med lägsta energi får serveras först” och Pauli-uteslutningsprincipen (en något mer detaljerad version använder också Hunds regler). Atomorbitaler. Baserat på dessa antaganden och med tanke på hur löst den definieras är principen anmärkningsvärt framgångsrik. {f} $ block-grupp). Dessa bör ha elektronkonfigurationen:

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

Men på grund av energilikheten mellan $ 4f $ och $ 5 d $ orbitaler, ”undantag” uppstår så. Lanthanum (symbol $ \ mathrm {La} $, $ Z = 57 $) är en av dessa. Dess elektronkonfiguration är:

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

Men dessa undantag har i allmänhet inte allvarliga konsekvenser: trots ”avvikelserna ”Lanthaniderna visar fortfarande $ \ mathrm {+3} $ oxidationstillståndet i de flesta av deras kemiska föreningar.

Aufbau-principen handlar om att fylla lägre energinivåer först, och de flesta saker i naturen har en preferens för lägre energi. Den logiska förklaringen måste alltså vara att när den yttre nivån på d-skalet (eller f-skalet) fylls, blir den befintliga energinivåerna förskjuts i förhållande till varandra så att den ”oväntade” konfigurationen har den lägre energinivån totalt sett. Så Aufbau-principen följs fortfarande, det yttre skalet (och kanske mer) energinivåerna är inte fasta i förhållande till varandra, och så det ”vackra” numrerings- / bokstavssystemet som är uppenbart i de tidiga elementen följs inte längre!