Prinsip Konsep dan Penjelasan Aufbau, Contoh



itu Prinsip Aufbau Ini terdiri dari panduan yang berguna untuk memprediksi secara teoritis konfigurasi elektronik suatu elemen. Kata aufbau mengacu pada kata kerja Jerman "build". Aturan yang ditentukan oleh prinsip ini dimaksudkan untuk "membantu membangun atom".

Ketika berbicara tentang konstruksi atom hipotetis, ini merujuk secara eksklusif pada elektron, yang pada gilirannya sejalan dengan meningkatnya jumlah proton. Proton menentukan nomor atom Z dari suatu unsur kimia, dan untuk setiap ditambahkan ke nukleus, sebuah elektron ditambahkan untuk mengkompensasi kenaikan muatan positif ini..

Meskipun tampaknya proton tidak mengikuti perintah yang telah ditetapkan untuk bergabung dengan inti atom, elektron mengikuti serangkaian kondisi, sehingga mereka menempati pertama kali wilayah atom energi yang lebih rendah, khususnya di mana probabilitas menemukan mereka di ruang angkasa lebih besar: orbital.

Prinsip Aufbau, bersama dengan aturan pengisian elektronik lainnya (prinsip pengecualian Pauli dan aturan Hund), membantu untuk menetapkan urutan di mana elektron harus ditambahkan ke awan elektronik; Dengan cara ini, dimungkinkan untuk menetapkan konfigurasi elektronik dari elemen kimia tertentu.

Indeks

  • 1 Konsep dan penjelasan
    • 1.1 Layers dan sublayers
    • 1.2 Prinsip pengecualian Pauli dan aturan Hund
  • 2 Contoh
    • 2.1 Karbon
    • 2.2 Oksigen
    • 2.3 Kalsium
  • 3 Keterbatasan prinsip Aufbau
  • 4 Referensi 

Konsep dan penjelasan

Jika atom dianggap seolah-olah itu adalah bawang, ia akan berada dalam jumlah terbatas lapisan ini, ditentukan oleh bilangan kuantum utama n.

Di luar, di dalam mereka, adalah sublayers, yang bentuknya tergantung pada bilangan kuantum azimut dan magnetik.

Orbital-orbital diidentifikasi oleh tiga bilangan kuantum pertama, sedangkan yang keempat, yaitu putaran, berakhir dengan menunjukkan di mana orbital elektronnya akan ditemukan. Di daerah atom inilah elektron berputar, dari lapisan terdalam ke terluar: lapisan valensi, yang paling energik dari semua.

Jika demikian, dalam urutan bagaimana seharusnya elektron mengisi orbital? Menurut prinsip Aufbau, mereka harus ditugaskan sesuai dengan nilai yang meningkat (n + l).

Juga, di dalam sublayers (n + l) elektron harus menempati sublayer dengan nilai energi terendah; dengan kata lain, mereka menempati nilai terendah n.

Mengikuti aturan konstruksi ini, Madelung mengembangkan metode visual yang terdiri dari pelacakan panah diagonal, yang membantu membangun konfigurasi elektronik sebuah atom. Dalam beberapa bidang pendidikan metode ini juga dikenal sebagai metode hujan.

Layers dan sublayers

Gambar pertama menggambarkan metode grafis untuk mendapatkan konfigurasi elektronik, sedangkan gambar kedua adalah metode Madelung masing-masing. Lapisan yang paling energik terletak di bagian atas dan yang paling tidak energik berada di arah bawah.

Dari kiri ke kanan, sublayers s, p, d, dan f dari tingkat energi utama yang sesuai "ditransit". Bagaimana cara menghitung nilai (n + l) untuk setiap langkah yang ditandai oleh panah diagonal? Misalnya, untuk orbital 1s kalkulasi ini sama dengan (1 + 0 = 1), untuk orbital 2s (2 + 0 = 2), dan untuk orbital 3p (3 + 1 = 4).

Hasil perhitungan ini berasal konstruksi gambar. Oleh karena itu, jika tidak tersedia, cukup untuk menentukan (n + l) untuk setiap orbital, mulai mengisi orbital dengan elektron dari yang memiliki nilai terendah (n + l) hingga nilai maksimum.

Namun, penggunaan metode Madelung sangat memudahkan pembangunan konfigurasi elektronik dan menjadikannya kegiatan yang menghibur bagi mereka yang mempelajari tabel periodik..

Prinsip pengecualian Pauli dan aturan Hund

Metode Madelung tidak menunjukkan orbital dari sublayers. Dengan mempertimbangkannya, prinsip eksklusi Pauli menyatakan bahwa tidak ada elektron yang dapat memiliki bilangan kuantum yang sama dengan yang lain; atau apa yang sama, sepasang elektron tidak dapat memiliki kedua spin positif atau negatif.

Ini berarti bahwa jumlah kuantum spin mereka tidak dapat sama dan, oleh karena itu, mereka harus mencocokkan spin mereka untuk menempati orbital yang sama.

Di sisi lain, pengisian orbital harus dilakukan sedemikian rupa sehingga terdegenerasi dalam energi (aturan Hund). Hal ini dicapai dengan menjaga agar semua elektron orbital tidak berpasangan, hingga sangat penting untuk memasangkan sepasang ini (seperti halnya dengan oksigen).

Contohnya

Contoh-contoh berikut merangkum seluruh konsep prinsip Aufbau.

Karbon

Untuk menentukan konfigurasi elektroniknya, pertama-tama kita harus mengetahui nomor atom Z, dan dengan demikian jumlah elektron. Karbon memiliki Z = 6, sehingga perlu untuk menemukan 6 elektronnya dalam orbital dengan menggunakan metode Madelung:

Panah sesuai dengan elektron. Setelah mengisi orbital 1s dan 2s, masing-masing dengan dua elektron, dua elektron yang tersisa ditugaskan ke orbital 2p berdasarkan perbedaan. Inilah bagaimana aturan Hund memanifestasikan dirinya: dua orbital yang mengalami kemunduran dan satu kosong.

Oksigen

Oksigen memiliki Z = 8, jadi ia memiliki dua elektron tambahan, tidak seperti karbon. Salah satu dari elektron ini harus ditempatkan dalam orbital 2p yang kosong, dan yang lainnya harus dipasangkan untuk membentuk pasangan pertama, dengan panah mengarah ke bawah. Akibatnya, prinsip eksklusi Pauli memanifestasikan dirinya di sini.

Kalsium

Kalsium memiliki 20 elektron, dan orbital juga diisi dengan metode yang sama. Urutan pengisian adalah sebagai berikut: 1s-2s-2p-3s-3p-4s.

Dapat diperhatikan bahwa, alih-alih mengisi orbital 3d terlebih dahulu, elektron menempati 4s. Ini terjadi sebelum membuka logam transisi, elemen yang mengisi lapisan dalam 3d.

Keterbatasan prinsip Aufbau

Prinsip Aufbau gagal memprediksi konfigurasi elektronik dari banyak logam transisi dan elemen tanah jarang (lantanida dan aktinida).

Ini karena perbedaan energi antara orbital ns dan (n-1) d rendah. Karena alasan yang didukung oleh mekanika kuantum, elektron dapat memilih untuk mendegradasi orbital (n-1) d dengan biaya menghilangkan atau melepaskan elektron dari orbital ns.

Contoh terkenal adalah kasus tembaga. Konfigurasi elektroniknya yang diprediksi oleh prinsip Aufbau adalah 1s22s22p63s23p64s23d9, ketika secara eksperimental telah terbukti 1s22s22p63s23p64s13d10.

Dalam yang pertama elektron soliter tidak berpasangan dalam orbital 3d, sedangkan di yang kedua semua elektron orbital 3d dipasangkan.

Referensi

  1. Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. (15 Juni 2017). Definisi Prinsip Aufbau. Diambil dari: thoughtco.com
  2. Prof. N. De Leon. (2001). Prinsip Aufbau. Diambil dari: iun.edu
  3. Kimia 301. Prinsip Aufbau. Diambil dari: ch301.cm.utexas.edu
  4. Hozefa Arsiwala dan teacherlookup.com. (1 Juni 2017). Dalam Kedalaman: Prinsip Aufbau Dengan Contoh. Diambil dari: teacherlookup.com
  5. Whitten, Davis, Peck & Stanley. Kimia (Edisi ke-8). Belajar CENGAGE, hlm 199-203.
  6. Goodphy (27 Juli 2016). Skema Madelung. [Gambar] Diambil dari: commons.wikimedia.org