Aufbau betekent "opbouwen" in het Duits, en het Aufbau-principe stelt dat elektronen elektronenschillen rond atomen vullen volgens het energieniveau. Dit betekent dat elektronenschillen en subschalen rond atomen van binnenuit worden gevuld, behalve in sommige gevallen waarbij een buitenste omhulsel een laag energieniveau heeft en gedeeltelijk vult voordat een binnenomhulsel vol is.

TL; DR ( Too Long; Did not Read)

Uitzonderingen op het Aufbau-principe zijn gebaseerd op het feit dat een paar atomen stabieler zijn wanneer hun elektronen een elektronenschil of subshell vullen of half vullen. Volgens het Aufbau-principe moeten deze elektronen altijd schillen en subschalen vullen in overeenstemming met toenemende energieniveaus. Elementen zoals koper en chroom zijn uitzonderingen omdat hun elektronen twee subshells vullen en half vullen, met enkele elektronen in de shells met een hoger energieniveau.

Electron Shells en subshells vullen

De elektronen rond een atoomkern hebben afzonderlijke energieniveaus die schillen worden genoemd. Het laagste energieniveau ligt het dichtst bij de kern en het heeft ruimte voor slechts twee elektronen in een schaal die de s-schil wordt genoemd. De volgende shell heeft ruimte voor acht elektronen in twee subschalen, de s- en de p-subshells. De derde schil heeft ruimte voor 18 elektronen in drie subschalen, de s-, p- en d-subschalen. De vierde shell heeft vier subshells, die de f-subshell toevoegen. De van letters voorziene subshells hebben altijd ruimte voor hetzelfde aantal elektronen: twee voor de s-subshell, zes voor p, 10 voor d en 14 voor f.

Om een ​​subshell te identificeren, krijgt deze het nummer van de hoofdelektronica. shell en de letter van de subshell. Waterstof heeft bijvoorbeeld zijn enige elektron in de 1s schaal, terwijl zuurstof, met acht elektronen, er twee heeft in de 1s schaal, twee in de 2s subshell en vier in de 2p subshell. De subshells vullen elkaar aan in de volgorde van hun getallen en letters tot aan de derde schaal.

De 3s en 3p subshells vullen zich met twee en zes elektronen, maar de volgende elektronen gaan in de 4sh-subshell, niet de 3d subshell zoals verwacht. De 4S-subshell heeft een lager energieniveau dan de 3d-subshell en vult daarom het eerst op. Hoewel de getallen niet in volgorde liggen, respecteren ze het Aufbau-principe, omdat de subschalen van het elektron vollopen volgens hun energieniveau.

Hoe de uitzonderingen werken

Het Aufbau-principe geldt voor bijna alle elementen, vooral binnen de lagere atoomnummers. Uitzonderingen zijn gebaseerd op het feit dat halfvolle of volledige shells of subshells stabieler zijn dan gedeeltelijk gevulde shells. Wanneer het verschil in energieniveaus tussen twee subshells klein is, kan een elektron worden overgebracht naar de shell van het hogere niveau om het te vullen of half te vullen. Het elektron bezet de schaal van het hogere energieniveau in strijd met het Aufbau-principe omdat het atoom op die manier stabieler is.

Volledige of halfvolle subschalen zijn zeer stabiel en hebben een lager energieniveau dan ze anders zouden hebben. Voor een paar elementen wordt de normale reeks energieniveaus gewijzigd vanwege volle of halfvolle subschalen. Voor hogere atoomnummerelementen worden de verschillen in de energieniveaus erg klein en de verandering als gevolg van het vullen van een subschaal komt vaker voor dan bij lagere atoomnummers. Ruthenium, rhodium, zilver en platina zijn bijvoorbeeld alle uitzonderingen op het Aufbau-principe vanwege gevulde of halfgevulde subshells.

In de lagere atoomnummers, het verschil in energieniveaus voor de normale volgorde van elektronenschillen is groter en uitzonderingen zijn niet zo gebruikelijk. In de eerste 30 elementen zijn alleen koper, atoomnummer 24 en chroom, atoomnummer 29, uitzonderingen op het Aufbau-principe.

Van het totaal van 24 elektronen in koper vullen ze de energieniveaus met twee in 1s op , twee in 2s, zes in 2p, twee in 3s en zes in 3p voor een totaal van 18 in de lagere niveaus. De resterende zes elektronen zouden in de 4s en 3d subshells moeten gaan, met twee in 4s en vier in 3d. In plaats daarvan, omdat de d-subshell plaats biedt aan 10 elektronen, neemt de 3d-subshell vijf van de zes beschikbare electronen aan en laat er een over voor de 4s-subshell. Nu zijn zowel de 4s als de 3d subshells halfvol, een stabiele configuratie maar een uitzondering op het Aufbau-principe.

Op dezelfde manier heeft chroom 29 elektronen met 18 in de lagere shells en 11 overgebleven. Volgens het Aufbau-principe zouden er twee in 4s en negen in 3d moeten gaan. Maar 3d kan 10 elektronen bevatten, dus slechts één gaat in 4s om het half vol te maken en 10 gaat naar 5d om het te vullen. Het Aufbau-principe werkt bijna altijd, maar er zijn uitzonderingen wanneer subshells halfvol of vol zijn.