aufbau 원리(독일 Aufbau,”을 구축,건축”)의 중요한 부분이었 단점의 원래의 개념 전자 구성이 있습니다. 명시되어 있을 것으로.
는 최대 두 개의 전자에 넣고 궤도에 오름차순으로 정렬하고 궤도 에너지를 가장 낮은 에너지 궤도가 가득하기 전에 전자는 배치에서 높은 에너지 orbitals.
대략적인 위해 충전의 원자 orbitals,다음 화살표에서 1 위 7p., (후 7p 순서를 포함한 궤도 범위 밖에 다이어그램을 시작으로 8s.)
원칙을 아주 잘 작동(을 위해 지상국의 원자)를 위한 첫 번째 18 소음 감소에 대해 잘 다음과 같은 100 요소입니다. 현대적인 형태의 aufbau 원칙에 대해 설명합하는 순서는 궤도 에너지에 의해 주어진 Madelung 의 규칙(또는 Klechkowski 의 규칙)이 있습니다. 이 규칙은 1929 년 Charles Janet 에 의해 처음 언급되었으며,1936 년 Erwin Madelung 에 의해 재발견되었으며,나중에 v.M 에 의해 이론적 정당성을 부여 받았다., Klechkowski:
- 궤도가 가득의 순서로 증가하는 n+l
- 두 개의 궤도 같은 n 값+l,그들이 가득하기 위해서는 증가의 n.
이것은 다음과 같은 순서로 작성 orbitals:
1s2s,2p,3s,3p,4s,3d,4p,5s,4d,5p,6s,4f,5d,6p,7,5f,6d,7p,(8s,5g,6f,7d,8p 및 9s)
이 목록에서 궤도에 괄호가 차지하지 않고 땅에서의 상태를 가장 무거운 원자 이제 알려져 있(Og,Z=118).,
aufbau 원리는 핵 물리학 및 핵 화학의 쉘 모델에서와 같이 원자핵의 양성자와 중성자에 변형 된 형태로 적용될 수 있습니다.
정기적인 tableEdit
전자 구성 table
의 형태로 정기적인 테이블에 밀접하게 관련된 전자 구성 원자의 요소입니다., 예를 들어,의 모든 요소가 그룹 2 의 전자 구성 ns2(는 불활성 가스 구성),그리고 주목할만한 유사성에서 그들의 화학적 특성. 일반적으로 주기율표 블록의 관점에서 주기율표의 주기성은 분명히 전자의 수(2,6,10,14…)s,p,d 및 f 서브 쉘을 채우는 데 필요합니다.
가장 바깥쪽 전자 껍질은 자주라고도”원 쉘”과(근사치)을 결정합화학적 특성., 화학적 성질의 유사성은 전자 구성에 대한 아이디어보다 1 세기 이상 주목 받았다는 것을 기억해야한다. 그것은 명확하지 않는 방법까지 Madelung 의 규칙 설명(단순히 설명)주기율표하지만,일부 속성(예:일반적인+2 산화 상태에서의 첫 번째 행에는 전이금속)분명 다른 것 다른 순서의 궤도 작성합니다.,
의 단점을 aufbau principleEdit
aufbau 원칙에 기초하고 공준의 순서는 궤도 에너지가 고정,모두 특정 요소에 대해 및 다른 요소에서 모두 경우 이은 약만 사실이다. 그것을 고려하는 원자 궤도로”상자에”의 고정 에너지로 배치 할 수있는 두 개의 전자와 더 이상 없습니다. 그러나,에너지의 전자에서””원자 궤도에 따라 달라집의 에너지를 다른 모든 전자 아날로그 전자기구,디지털 전자(또는 이온,또는 분자,등등.)., There are no”한-전자 솔루션에 대해”시스템의 하나 이상의 전자만의 전자 전하는 솔루션을 정확하게 계산할 수 없습(이 있지만 수학적 근사치 등 사용 가능한 Hartree–티멘 방법).
는 사실 aufbau 원칙을 기반으로 근사에서 볼 수 있다는 사실은 거의 고정을 채우기 위해서,모든 것,내에 주어진 포탄,s-궤도는 항상 가득하기 전에 p-orbitals., 에서 수소 같은 원자,이는 단지 한 개의 전자,s-궤도 및 p-orbitals 같은 쉘이 정확히 동일한 에너지를 아주 좋은 근사의 부재에서 외부 전자기장. (그러나 실제 수소 원자,에너지 수준은 약간 분할의 자기장에 의해 핵 및 양자 전기역학적 효과 어린 양의 이동합니다.)
이온화의 전환 metalsEdit
순진한 응용 프로그램의 aufbau 원리에 이르게 잘 알려진 역설(또는 명백한 역설)에 기초화학의 전이금속입니다., 칼륨 및 칼슘에서 나타나기 전에는 전이금속,그리고 전자 구성 4s1 및 4s2 각각,즉 4s 궤도가 가득하기 전에 3d-궤도. 이것은 4s-orbital 이 n+l=4(n=4,l=0)인 반면 3d-orbital 은 n+l=5(n=3,l=2)인 Madelung 의 규칙과 일치합니다. 후에 칼슘,가장 중립적인 원자에서 첫 번째 시리즈의 전이금속(Sc-Zn)을 구성을 가진 두 개의 4s 전자,하지만 다음과 같은 두 가지 예외가 있습니다. 크롬 및 구리는 각각 전자 구성 3d5 4s1 및 3d10 4s1,즉, 하나의 전자는 4s 궤도에서 3 차원 궤도로 통과하여 반쯤 채워지거나 채워진 서브 쉘을 생성합니다. 이 경우,일반적인 설명은”반쯤 채워지거나 완전히 채워진 서브 쉘은 특히 전자의 안정한 배열”이라는 것이다. 그러나 이 지원하지 않는 사실로,텅스텐(W)는 Madelung-다음 d4s2 구성하지 d5s1 및 니오븀(Nb)이 변칙적인 d4s1 구성하지 않는 그것을 반으로 가득 또는 완전히 채워점이 존재한다..,
이러한 현상은 역설적이면 그것은 에너지기 위해 원자 궤도는 조정과에 의해 영향을 받지 핵 책임 또는의 존재에 의해 전자 기타 orbitals. 그런 경우라면,3d 궤도 같은 에너지로 3p 궤도에서와 마찬가지로 수소,아직 그것은 명확하지 않습니다. 이 없는 특별한 이유 Fe2+이온은 동일해야 합 전자 구성으로 크롬 atom,주어진 철는 두 개 더에서 양성자의 핵보다 크롬,그리고 화학의 두 종류가 매우 다릅니다., Melrose 와 Eric Scerri 는 원자 구조 계산의 Hartree-Fock 방법의 2 전자 반발 적분의 관점에서 궤도 직종과 궤도 에너지의 변화를 분석했습니다. 최근 Scerri 가 있다고 주장하는 명시된 것과 달리 대부분에서 원본의 제목을 포함한 그 이전에 기사 제목,3d orbitals 보다 4s 는 사실 우선적으로 점령했다.,
화학적 환경 구성을 변경할 수 있도 더:Th3+으로 벌거벗은 이온 구성의 5f1,아직에서 가장 ThIII 토륨 화합물 atom 는 6d1 구성하는 대신. 대부분 존재하는 것은 오히려 다양한 구성의 중첩입니다. 예를 들어,구리 금속만으로 설명 하나 3d104s1 또는 3d94s2 구성하지만,오히려 잘 설명으로 90%를 공헌의 첫 10%의 기여가 두 번째입니다., 실제로,가시광선은 이미 충분히 흥분시키기 위해 전자서 대부분의 전이금속,그리고 그들은 종종 지속적으로””흐름을 통해 서로 다른 구성할 때 일어나는(구리와 그것의 그룹은 예외).
비슷한 이온 다음과 같 3dx4s0 구성에서 발생하는 전이금속 복합체에 의해 설명 된 대로 간단한 크리스탈 이론 분야는 경우에도,금속 산화 상태 0. 예를 들어,크롬 hexacarbonyl 으로 설명 될 수있는 크롬 atom(지 이온)에 의해 둘러싸여 여섯 일산화탄소 ligands., 중심 크롬 원자의 전자 구성은 6 개의 전자가 리간드 사이의 3 개의 저에너지 d 오비탈을 채우는 3d6 로 설명됩니다. 다른 두 개의 d 오비탈은 리간드의 결정장으로 인해 더 높은 에너지에 있습니다. 이 그림은 복합체가 반자성이라는 실험적 사실과 일치하며,짝이없는 전자가 없다는 것을 의미합니다. 그러나 더 정확한 설명을 사용하여 분자 궤도 이론,d-아 궤도에 의해 점령은 여섯 전자는 더 이상의 동일한으로 d 궤도의 무료 atom.,
다른 예외를 Madelung 의 ruleEdit
있는 여러 가지 이상의 예외를 Madelung 의 규칙 사이에 더 무거운 요소,그리고 원자로 숫자를 증가 더 어려운 찾을 수 있는 간단한 설명과 같은 안정성의 절반이 가득한 subshells. 그것은 가능한 가장 예측의 예외로 Hartree–티멘 계산 대략적인 방식 계정을 복용의 효과의 전자에서는 궤도 에너지., 질적으로,예를 들어,우리는 4d–5s 간격이 3d–4s 및 5d–6s 간격보다 작기 때문에 4d 요소가 Madelung 이상의 가장 큰 농도를 가지고 있음을 알 수 있습니다.
에 대한 무거운 요소,그것은 또한 필요한 계정의 효과 특수 상대성 이론에서의 에너지는 원자 궤도,이너로 포탄 전자를 이동하는 속도로 접근하는 빛의 속도입니다. 일반적으로,이러한 상대 론적 효과는 다른 원자 오비탈과 관련하여 s-오비탈의 에너지를 감소시키는 경향이있다., 이것은 이유 6d 요소를 예측하는 없 Madelung 이상을 그 외에도에서 로렌슘(는 상대론적 효과가 안정화되 p1/2 궤도뿐만 아니라인에서 점유율 지상 상태),상대성 이론으로 개입하 7s orbitals 에서 더 낮은 에너지 보다 6d 것들입니다.
테이블 아래에 보여줍니다 바닥 상태는 구성의 관점에서 궤도 인지만,그것은 표시되지 않은 상태에서 측면의 순서는 궤도 에너지를 결정 spectroscopically., 예를 들면,전환 금속,4s 궤도입의 높은 에너지 보다는 3d orbitals,그 란탄 족,6s 보다 높은 4f 및 5d. 지상국에서 볼 수 있는 전자의 구성 요소(데이터 페이지). 그러나 이것은 또한에 따라 요금:Ca 원자는 4s 에서 더 낮은 에너지 보다는 3d 지만,Ca2+양이온은 3d 에서 더 낮은 에너지 보다 4s. 실제로는 구성에 의해 예측 Madelung 규칙이 적어도 지상에 가까운 상태에서도 이 변칙적인 경우입니다., 란탄,악티늄 및 토륨의 빈 f 오비탈은 전이 금속의 빈 p 오비탈과 마찬가지로 화학적 결합에 기여합니다.
빈 s,d,f 궤도가 있었는 다음과 같이 명시적으로,같은 때때로,수행을 강조하기 위해 충전물을 주문하고 명확히하는 것도 궤도 빈에서상태(예,란타 4 층 또는 팔라듐 5s)될 수 있습 점령 및 접합에서의 화학 화합물입니다. (동일한 경우에도 마찬가지입니다 p-orbitals,되지 않은 명시적으로 다음과 같기 때문에 그들은 실제로 점령 로렌슘 가스 단계는 지상국이 정한다.,td> 4s1 3d10
The various anomalies have no relevance to chemistry., 따라서 예를 들어 네오디뮴 일반적으로 형성합+3 산화 상태에도 불구하고,구성 4f45d06s2 는 경우 해석 naïvely 제안 더욱 안정적인+2 산화 상태에 해당하는 잃고 만 6s 전자. 반대로,5f36d17s2 와 같은 우라늄은+4 와+6 을 선호하는+3 산화 상태에서도 매우 안정하지 않다.
전자-포탄의 구성 요소 넘어 hassium 지 경험적으로 확인되지만,그들은 그를 따라 예상 Madelung 의 규칙에 예외 없이 될 때까지 요소 120., 요소(121)는 g 전자보다는 p 를 갖는 변칙적 인 구성(8s2)5g0 6f0 7d0 8p1 을 가져야한다. 전자 구성 넘어 이것은 잠정적 및 예측 간에 차이가 모델,그러나 Madelung 의 규칙이를 중단 할 것으로 예상으로 친밀감에서의 에너지 5g,6f,7d 및 8p1/2orbitals.피>
