Τι είναι η Αρχή του Aufbau;

Η συζήτηση για τη διαμόρφωση ηλεκτρονίων, όπως η κατανομή ηλεκτρονίων σε διαφορετικά τροχιακά, δεν απέχει πολύ από τη λεγόμενη Αρχή Aufbau - εκτός από την αρχή αποκλεισμού pauli και τον κανόνα του Hund. Όπου στην κατάσταση του εδάφους του ατόμου, τα ηλεκτρόνια εισέρχονται στην τροχιά χαμηλότερης ενέργειας και τα υπόλοιπα ηλεκτρόνια είναι της τάξης της αύξησης της ενέργειας.

Υποθετικά, όταν αναφέρεται στην Wikipedia, η ίδια η αρχή aufbau δηλώνει ότι τα ηλεκτρόνια που περιστρέφονται σε ένα ή περισσότερα άτομα γεμίζουν το χαμηλότερο διαθέσιμο επίπεδο ενέργειας πριν από την πλήρωση των υψηλότερων επιπέδων. Για παράδειγμα, 1s πριν από 2s. Με αυτόν τον τρόπο, τα ηλεκτρόνια στο άτομο, το μόριο ή το ιόν ευθυγραμμίζονται με την πιο σταθερή διαμόρφωση ηλεκτρονίων.

Το Aufbau είναι ένα γερμανικό ουσιαστικό που σημαίνει "κατασκευή". Η αρχή του Aufbau ονομάζεται μερικές φορές η αρχή του κτιρίου ή ο κανόνας του Aufbau. Σύμφωνα με αυτήν την αρχή, τα ηλεκτρόνια σε ένα άτομο θα είναι σε σταθερή κατάσταση εάν έχουν χαμηλή ενέργεια, ενώ τα ηλεκτρόνια θα βρίσκονται στις τροχιές που συνδυάζονται για να σχηματίσουν υπο-κελύφη. Έτσι, τα ηλεκτρόνια έχουν την τάση να καταλαμβάνουν υπό-κελύφη με χαμηλά επίπεδα ενέργειας.

(Διαβάστε επίσης: Κατανόηση φυσικών και χημικών αλλαγών και παραδειγμάτων)

Οι λεπτομέρειες αυτών των τάσεων «κατασκευής» εξηγούνται μαθηματικά υπό το φως των ατομικών τροχιακών συναρτήσεων. Η συμπεριφορά των ηλεκτρονίων περιγράφεται από άλλες αρχές της ατομικής φυσικής, όπως ο κανόνας Hund και η αρχή απαγόρευσης του Pauli.

Ο κανόνας του Hund ισχυρίζεται ότι ακόμη και αν υπάρχουν αρκετά τροχιακά της ίδιας ενέργειας, τα ηλεκτρόνια γεμίζουν το πρώτο κενό τροχιακό, πριν ξαναχρησιμοποιήσουν αυτά που καταλαμβάνουν τα άλλα ηλεκτρόνια. Αλλά με βάση την αρχή αποκλεισμού Pauli, η προϋπόθεση για τα ηλεκτρόνια να γεμίζουν την ίδια τροχιά, πρέπει να έχουν διαφορετικές περιστροφές ηλεκτρονίων (-1/2 και 1/2).

Μια εκδοχή της αρχής Aufbau γνωστή ως μοντέλο πυρηνικού κελύφους χρησιμοποιείται για την εκτίμηση της διαμόρφωσης των πρωτονίων και των νετρονίων στους ατομικούς πυρήνες.

Στην κατάσταση του εδάφους, τα τροχιακά γεμίζονται με τη σειρά της αύξησης της ενέργειας, δηλαδή:

1s <2s <2p <3s <3p <4s <4d <4p <5s …….

Οι τροχιακές ενέργειες μπορούν να υπολογιστούν με τον κανόνα (n + l). Σε περίπτωση που τα τροχιακά έχουν την ίδια τιμή (n + 1) τότε το τροχιακό με τη χαμηλότερη τιμή n θα συμπληρωθεί πρώτα.