Учебная работа. Доклад: Принцип Aufbau

Учебная работа. Доклад: Принцип Aufbau

Электроны в атоме заполняют поначалу самые низкие орбиты, а потом наиболее высочайшие.

Атом водорода устроен довольно просто: один электрон вращается по орбите вокруг ядра, состоящего из 1-го протона. Принцип Aufbau (от германского Aufbau — «стройку, сборка») помогает нам осознать, как меняется атомная структура при переходе от простого атома водорода к все наиболее сложным атомам. Он исходит из 2-ух предпосылок — из квантовой механики, которая разъясняет, как работают электрические оболочки, расположенные вокруг ядра, и из принципа запрета Паули, согласно которому два электрона не могут находиться в одном состоянии. Из этого следует, что количество электронов, которые могут размещаться на одной электрической оболочке атома, ограничено .

Принцип Aufbau работает приблизительно так: представим, что мы создаем атомные структуры — начиная с водорода мы раз за разом добавляем к ядру по одному протону (и соответственное количество нейтронов), получая атомы большего размера. Всякий раз, когда мы добавляем к ядру положительно заряженный протон, нужно добавить и доп электрон. По мере перехода от малеханьких атомов к огромным вольные места на электрической орбитали заполняются, и мы обязаны помещать очередной электрон на первую позицию в последующей доступной орбитали (см. Атом Бора). Что-то схожее мы смотрим, когда каменщик, строя стенку, кирпич за кирпичом выкладывает один ряд и начинает последующий.

Принцип Aufbau конкретно вытекает из принципа запрета Паули, согласно которому два электрона в атоме не могут находиться в схожем состоянии, — хотя эта связь не постоянно была явна. Другими словами электроны на атомных орбиталях кое-чем напоминают авто на парковке — если пространство уже занято, нужно отыскать для себя другое, свободное, пространство. Буквально так же, когда мы строим непростой атом, если места на низших орбитах уже заняты, электроны могут занять пространство лишь на наиболее высочайшей орбите.

Чтоб осознать, как работает принцип Aufbau, нужно знать еще одну вещь — что электроны владеют спином. Представьте, что электроны вращаются вокруг собственной оси так же, как Земля вращается вокруг оси, проходящей через ее полюса. При всем этом электроны нередко образуют пары — один вращается по часовой стрелке, иной против.

На последующем уровне трудности опосля атома водорода находится атом гелия, который в обычном состоянии имеет в ядре два протона и два нейтрона. Этот 2-ой электрон, который нам необходимо добавить, чтоб получить атом гелия, мы можем поместить на ту же орбиталь, что и 1-ый — для этого нам просто необходимо придать ему обратный спин; при всем этом два электрона будут спарены. Итак, в согласовании с принципом Aufbau, оба электрона в атоме гелия находятся на низшей доступной орбитали, но имеют обратные спины. Это утверждение было доказано экспериментально.

Последующий элемент, литий, имеет в собственном ядре три протона (и обычно четыре нейтрона), означает, в его атом обязано быть три электрона. Но низшая электрическая оболочка уже заполнена, потому доп электрон должен занять пространство на один уровень выше. У бериллия (четыре протона) доп электрон будет спарен с третьим электроном, — тем, который участвовал в образовании лития.

Так мы можем продолжать заполнять вторую оболочку, где есть пространство для 4 пар электронов. (Элемент с 10 электронами, 2-мя на низшем уровне и восемью на последующем уровне, — неон.) сейчас можно перейти на 3-ий электрический уровень. Атом с одним электроном на этом уровне — натрий, а когда уровень заполнится, мы получим атом аргона. Опосля этого, в согласовании с положениями квантовой механики, орбитали стают несколько труднее — на третьей оболочке, к примеру, могут размещаться девять пар электронов, а на четвертой и на высших уровнях еще больше. Тем не наименее производится все этот же главный принцип. На каждой оболочке есть пространство лишь для определенного количества электрических пар, и как уровень заполняется, принцип Aufbau гласит нам, что нужно передвигаться на последующий.

Принцип Aufbau также разъясняет регулярность хим параметров частей, открытую Дмитрием Менделеевым и упорядоченную им в его повторяющейся системе.

]]>