Het Aufbau principe en de Hund-regel

Bedenk dat atomaire orbitalen verschillende energieën hebben en elk twee elektronen kunnen herbergen. Het aufbau-principe dicteert de verdeling van elektronen over de subschillen van het atoom, en Hund’s regel van maximale multipliciteit verklaart het vullen van orbitalen in de subschillen. Het aufbau-principe stelt dat elektronen in de grondtoestand atomaire orbitalen vullen van de laagste tot de hoogste energie om de configuratie met de laagste energie te bereiken.Hoewel de energie over het algemeen toeneemt met het aantal schillen, leidt de grotere penetratie van s-orbitalen er vaak toe dat de 4s-en 5s-orbitalen lagere energieën hebben dan de 3d-en 4d-orbitalen. De volgorde kan worden onthouden met behulp van diagrammen zoals deze, waarbij het pad van de pijl de volgorde onthult waarin elektronen aan orbitalen worden toegewezen. Overweeg om de elektronenconfiguratie voor koolstof te schrijven een element met atoomnummer zes.Zeker, de 1s-orbitaal, die de laagste energie heeft, moet vóór de 2s-orbitaal worden gevuld. Elke orbitaal kan maximaal twee elektronen bevatten. Het vijfde elektron gaat een subschil van 2p binnen.Maar welke van de drie 2p-orbitalen vult het? Nou! De orbitalen in elke subschil worden verondersteld gedegenereerd te zijn, wat betekent dat ze dezelfde energie hebben.Het vijfde elektron kan dus elk van de drie gedegenereerde 2p-orbitalen binnengaan. Hoe zit het met het zesde elektron? Komt het de 2p-orbitaal binnen met een elektron of een van de lege 2p-orbitalen?Volgens Hund’s regel van maximale multipliciteit bezetten elektronen afzonderlijk alle orbitalen van een bepaald energieniveau voordat ze beginnen te paren, en de ongepaarde elektronen kunnen geen tegengestelde spins hebben:hun spins moeten parallel zijn. Daarom moeten voor koolstof de 2 2p-elektronen twee verschillende orbitalen bezetten en parallelle spins hebben. Op deze manier kunnen elektronen zich over een groter gebied verspreiden.Dit vermindert hun afscherming van elkaar, waardoor de energie van het atoom wordt geminimaliseerd. Voor stikstof is elk van de drie 2p-orbitalen afzonderlijk bezet. Voor zuurstof, zodra de gedegenereerde 2p-orbitalen afzonderlijk zijn gevuld, moet het laatste elektron paren met een ander 2p-elektron.Het atoom heeft twee ongepaarde elektronen. De elektronenconfiguratie van neon laat zien dat dit de buitenste schil is gevuld tot zijn maximale capaciteit van acht elektronen. Neon heeft twee elektronen, kernelektronen genoemd, in de binnenste schil, en acht elektronen, valentie-elektronen genoemd, in de buitenste schil.