7.15
עיקרון האיסור של פאולי, חוק הונד של ריבוי מרבי וכלל אופבאו ניתנים להרחבה כדי לחזות את תצורת האלקטרונים של כל יסוד. חשבו על הכתיבה של תצורת האלקטרונים של נתרן. פיזור אלקטרוני הליבה של האלקטרונים בנתרן זהה בדיוק להתפלגות של היסוד הקודם, ניאון.
אלקטרון הערכיות היחיד נמצא באורביטל 3s. ניאון שייך לטור ה-18 של הטבלה המחזורית הגזים האצילים. תצורות האלקטרונים של יסודות אלה מקלות על התיאור המעובה של תצורת האלקטרונים ביסודות אלמנטים.
בכל אלמנט, תצורת אלקטרוני הליבה זהה לזו של הגז האצילי שקדם לו בטבלה המחזורית. את תצורת האלקטרונים של נתרן, לדוגמה, ניתן לכתוב כליבת ניאון, 3s1. תצורת הליבה של אלקטרוני אשלגן היא 1s22s22p63s23p6, המשאירה אלקטרון ערכיות אחד.
האם האלקטרון ה-19 נכנס לתת הקליפה 3d? כזכור, לתת הקליפה 4S יש יכולת חדירה משמעותית, מה שמוביל לעיתים קרובות לכך שיש לה אנרגיה נמוכה יותר מזו של תת הקליפה 3d. לפי כלל אופבאו, אם כן, תת קליפה 4S תתמלא לפני תת קליפה 3d.
ליבת הגז האצילי הקודם, ארגון, משמשת לכתיבת התצורה המעובה. למרות שעקרונות אלה מספקים נקודת התחלה, יש להוכיח את תצורת האלקטרון בפועל באמצעות ניסוי. בכמה יסודות מתוך יסודות מעבר, הלנתנידים והאקטינידים, אנרגיות האורביטלים הן בסדר יחסי שונה, וייתכן שכלל אופבאו אינו תקף לחלוטין.
ביסודות המעבר, תתי הקליפות 3d ו-4s הן בעלות אנרגיות דומות. לעיתים קרובות תת קליפה 4S מתמלאת לחלוטין. לדוגמה, בסקנדיום, תצורת האלקטרונים היא ליבת ארגון, 4s23d1.
באבץ, תתי הקליפות 4s ו-3d מתמלאות עד לקיבולת המרבית שלהן. יחד עם זאת, במצבי היסוד של חלקם מהמתכות כגון כרום ונחושת, יש אורביטלי 4s בתפוסה יחידה. כרום בולט במיוחד כי שתי תתי קליפות מלאות חלקית, וזוהי סטייה מכלל אופבאו.
על פני סדרת הלנטנידים ועד סריום לוטיום, תתי קליפות 6s ו-4f הן בעלות אנרגיות דומות. תצורת האלקטרונים עבור ניאודימיוס היא ליבת קסנון, 6s24f4. אך לסריום יש תצורת אלקטרונים יוצא דופן של ליבת קסנון, 6s24f15d1, מפני ששתי תת הקליפות שלו, 6s, 4f ו-5d קרובות מאוד באנרגיה שלהן.
למתכת האלקלית נתרן (מספר אטומי 11) יש אלקטרון אחד יותר מאטום הניאון. האלקטרון הזה חייב להיכנס לתת-קליפה של האנרגיה הנמוכה ביותר שקיימת, אורביטל ה-3s,…
זכויות יוצרים © 2026 MyJoVE Corporation. כל הזכויות שמורות.