Aufbau原理(定義,顯著特征,個例,編寫電子構型)
Release Time:2021-03-30什么是Aufbau原理?
Aufbau原理規定了電子在其基態下被填充到原子軌道中的方式。它指出,電子以軌道能級的遞增順序填充到原子軌道中。 根據Aufbau原理,具有最低能級的可用原子軌道要先于具有較高能級的原子軌道被占據。“ Aufbau”一詞有德語淵源,可以粗略地翻譯為“ construct”或“ build up”。 下面提供說明原子軌道填充順序的圖。 此處,“ n”是指主要量子數,“ l”是方位角量子數。
Aufbau原理可用于理解原子中電子的位置及其相應的能級。例如,碳有6個電子,其電子構型為1s22s22p2。重要的是要注意,每個軌道最多可以容納兩個電子(按照保利排除原理)。同樣,在單個子殼中將電子填充到軌道中的方式必須遵循洪德規則,即,給定子殼中的每個軌道必須被任何兩個電子配對之前先被電子單獨占據。
Aufbau原理的顯著特征:
根據Aufbau原理,電子首先占據能量最低的那些軌道。這意味著僅當具有較低能量的軌道被完全填充時,電子才進入具有較高能量的軌道。軌道能量的增加順序可以借助(n + 1)規則確定,其中主量子數和方位量子數之和確定了軌道的能級。較低的(n + 1)值對應于較低的軌道能量。如果兩個軌道共享相等的(n + 1)值,則稱n值較低的軌道具有較低的能量。軌道充滿電子的順序為:1s,2s,2p,3s,3p,4s,3d,4p,5s,4d,5p,6s,4f,5d,6p,7s,5f,6d,7p,等等。
Aufbau原理的個例:
鉻的電子構型為[Ar] 3d54s1,而不是[Ar] 3d44s2(由Aufbau原理提出)。此例外歸因于幾個因素,例如半填充子殼提供的更高的穩定性以及3d和4s子殼之間相對較低的能隙。下圖顯示了不同子殼之間的能隙:
半填充子殼在軌道中具有較低的電子-電子排斥力,從而提高了穩定性。同樣,完全填充的子殼也會增加原子的穩定性。因此,某些原子的電子構型違反了奧夫堡原理(取決于軌道之間的能隙)。例如,銅是該原理的另一個例外,其電子結構對應于[Ar] 3d104s1。這可以通過完全填充的3d子殼提供的穩定性來解釋。
Aufbau原理編寫電子構型:
使用Aufbau原理的電子配置
1.編寫硫的電子構型 硫的原子數為16,這意味著它總共擁有16個電子。根據Aufbau原理,這些電子中的兩個存在于1s子殼中,其中八個電子存在于2s和2p子殼中,其余電子分布在3s和3p子殼中。因此,硫的電子構型可以寫為1s22s22p63s23p4。
2.編寫氮的電子構型 氮元素具有7個電子(因為其原子序數為7)。電子被填充到1s,2s和2p軌道中。氮的電子構型可以寫為1s22s22p3
Aufbau原理規定了電子在其基態下被填充到原子軌道中的方式。它指出,電子以軌道能級的遞增順序填充到原子軌道中。 根據Aufbau原理,具有最低能級的可用原子軌道要先于具有較高能級的原子軌道被占據。“ Aufbau”一詞有德語淵源,可以粗略地翻譯為“ construct”或“ build up”。 下面提供說明原子軌道填充順序的圖。 此處,“ n”是指主要量子數,“ l”是方位角量子數。

Aufbau原理可用于理解原子中電子的位置及其相應的能級。例如,碳有6個電子,其電子構型為1s22s22p2。重要的是要注意,每個軌道最多可以容納兩個電子(按照保利排除原理)。同樣,在單個子殼中將電子填充到軌道中的方式必須遵循洪德規則,即,給定子殼中的每個軌道必須被任何兩個電子配對之前先被電子單獨占據。
Aufbau原理的顯著特征:
根據Aufbau原理,電子首先占據能量最低的那些軌道。這意味著僅當具有較低能量的軌道被完全填充時,電子才進入具有較高能量的軌道。軌道能量的增加順序可以借助(n + 1)規則確定,其中主量子數和方位量子數之和確定了軌道的能級。較低的(n + 1)值對應于較低的軌道能量。如果兩個軌道共享相等的(n + 1)值,則稱n值較低的軌道具有較低的能量。軌道充滿電子的順序為:1s,2s,2p,3s,3p,4s,3d,4p,5s,4d,5p,6s,4f,5d,6p,7s,5f,6d,7p,等等。
Aufbau原理的個例:
鉻的電子構型為[Ar] 3d54s1,而不是[Ar] 3d44s2(由Aufbau原理提出)。此例外歸因于幾個因素,例如半填充子殼提供的更高的穩定性以及3d和4s子殼之間相對較低的能隙。下圖顯示了不同子殼之間的能隙:

半填充子殼在軌道中具有較低的電子-電子排斥力,從而提高了穩定性。同樣,完全填充的子殼也會增加原子的穩定性。因此,某些原子的電子構型違反了奧夫堡原理(取決于軌道之間的能隙)。例如,銅是該原理的另一個例外,其電子結構對應于[Ar] 3d104s1。這可以通過完全填充的3d子殼提供的穩定性來解釋。
Aufbau原理編寫電子構型:
使用Aufbau原理的電子配置
1.編寫硫的電子構型 硫的原子數為16,這意味著它總共擁有16個電子。根據Aufbau原理,這些電子中的兩個存在于1s子殼中,其中八個電子存在于2s和2p子殼中,其余電子分布在3s和3p子殼中。因此,硫的電子構型可以寫為1s22s22p63s23p4。
2.編寫氮的電子構型 氮元素具有7個電子(因為其原子序數為7)。電子被填充到1s,2s和2p軌道中。氮的電子構型可以寫為1s22s22p3


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