Aufbau İlkesi ve Hund Kuralı

Atomik orbitallerin farklı enerjilere sahip olduğunu ve her birinin iki elektron barındırabileceğini hatırlayalım. Aufbau ilkesi, elektronların atomun alt kabukları arasındaki dağılımını belirler ve Hund'un maksimum çokluk kuralı alt kabuklardaki orbitallerin doldurulmasını açıklar. Aufbau ilkesi, temel durumda elektronların en düşük enerjili konfigürasyonu elde etmek için atomik orbitalleri en düşükten en yükseğe kadar doldurduğunu belirtir.

Enerjinin genel olarak kabuk sayısı ile artmasına rağmen, s orbitallerinin yüksek penetrasyonu dört-s ve beş-s orbitallerinin sırasıyla üç-d ve dört-d orbitallerinden daha düşük enerjilere sahip olmalarına yol açar. Sıra, bunun gibi diyagramlar kullanılarak hatırlanabilir;burada okun yolu, elektronların orbitallere atandığı sekansları gösterir. Atom numarası altı olan karbon elementi için elektron konfigürasyonunu yazmayı düşünelim.

Elbette, en düşük enerjiye sahip olan bir s orbitali, iki s orbitalinden önce doldurulmalıdır Her orbital en fazla iki elektron tutabilir. Beşinci elektron iki p'lik bir alt kabuğa girer. Ama üç adet iki-p orbitalinden hangisini dolduruyor?

Peki! Herhangi bir alt kabuktaki orbitallerin dejenere olduğu varsayılır, bu da aynı enerjiye sahip oldukları anlamına gelir. Böylece, beşinci elektron, üç dejenere iki-p orbitalinden herhangi birine girebilir.

Peki altıncı elektron? İki-p orbitaline bir elektronla mı yoksa boş iki-p orbitalinden biriyle mi giriyor? Hund'un maksimum çokluk kuralına göre, elektronlar eşleşmeye başlamadan önce belirli bir enerji seviyesinin tüm orbitallerini tek başlarına işgal ederler ve eşleşmemiş elektronların ters dönüşleri olamaz:dönüşleri paralel olmalıdır.

Dolayısıyla, karbon için, 2 adet iki p elektronu iki farklı orbitali işgal etmeli ve paralel dönüşlere sahip olmalıdır. Bu şekilde elektronlar daha geniş bir alana yayılabilir. Bu, birbirlerini perdelemelerini azaltır ve böylece atomun enerjisini en aza indirir.

Azot için, üç adet iki-p orbitalinin her biri tek başına işgal edilmiştir. Oksijen için, dejenere iki-p orbitalleri tek tek doldurulduktan sonra, son elektron başka bir iki-p elektronu ile eşleşmelidir. Atomun iki eşleşmemiş elektronu vardır.

Neonun elektron konfigürasyonu, en dıştaki kabuğun maksimum sekiz elektron kapasitesine kadar doldurulduğunu gösterir. Neon, iç kabukta çekirdek elektron olarak adlandırılan iki elektrona ve en dıştaki kabukta değerlik elektronları olarak adlandırılan 8 elektrona sahiptir.