Aufbau significa "construção" em alemão, e o princípio Aufbau afirma que os elétrons preenchem os feixes de elétrons ao redor dos átomos de acordo com o nível de energia. Isso significa que as camadas de elétrons e subcaixas ao redor dos átomos são preenchidas de dentro para fora, exceto em alguns casos em que uma camada externa tem um baixo nível de energia e parcialmente enche antes que a camada interna esteja cheia.

TL; Demasiado longo; não leu)

As excepções ao princípio Aufbau baseiam-se no facto de alguns átomos serem mais estáveis ​​quando os seus electrões preenchem ou preenchem metade de uma camada ou sub-camada de electrões. De acordo com o princípio Aufbau, esses elétrons devem sempre preencher conchas e subcaixas de acordo com os níveis crescentes de energia. Elementos como o cobre e o cromo são exceções porque seus elétrons preenchem e preenchem pela metade duas subcamadas, com alguns elétrons nas camadas de maior nível de energia.

Conchas de elétrons de enchimento e subcascas

Os elétrons em torno de um núcleo atômico tem níveis discretos de energia chamados de conchas. O nível mais baixo de energia é o mais próximo do núcleo, e tem espaço para apenas dois elétrons em uma casca chamada s shell. A próxima concha tem espaço para oito elétrons em duas subcamadas, o s e o subshells p. A terceira casca tem espaço para 18 elétrons em três subcamadas, as subcamadas s, pe d. O quarto shell tem quatro sub-shells, adicionando o f subshell. As subcamadas com letras sempre têm espaço para o mesmo número de elétrons: dois para o subnível s, seis para p, 10 para d e 14 para f.

Para identificar uma sub-sela, é dado o número do elétron principal. shell e a letra da subcamada. Por exemplo, o hidrogênio tem seu único elétron na camada 1, enquanto o oxigênio, com oito elétrons, tem dois na camada 1s, dois na subcamada 2s e quatro na subcamada 2p. Os subshells se enchem na ordem de seus números e letras até o terceiro shell.

Os subshells 3s e 3p se enchem com dois e seis elétrons, mas os próximos elétrons entram no subshell 4s, não no 3d subshell como esperado. A subcamada 4s tem um nível de energia menor do que a subcamada 3d e, portanto, enche primeiro. Embora os números estejam fora de sequência, eles respeitam o princípio Aufbau porque os subtons de elétrons se enchem de acordo com seus níveis de energia.

Como funcionam as exceções

O princípio Aufbau vale para quase todos os elementos, especialmente dentro dos números atômicos mais baixos. As exceções baseiam-se no fato de que as conchas ou subcascas incompletas ou completas são mais estáveis ​​que as parcialmente preenchidas. Quando a diferença nos níveis de energia entre as duas sub-sondas é pequena, um elétron pode transferir para o shell de nível mais alto para preenchê-lo ou enchê-lo pela metade. O elétron ocupa o nível mais alto de energia, violando o princípio Aufbau, porque o átomo é mais estável dessa maneira.

Submarinos cheios ou meio cheios são muito estáveis ​​e têm um nível de energia mais baixo do que teriam. Para alguns elementos, a sequência normal de níveis de energia é alterada devido a subníveis completos ou meio cheios. Para elementos de números atômicos mais altos, as diferenças nos níveis de energia se tornam muito pequenas, e a mudança devido ao preenchimento de uma subcamada é mais comum do que em números atômicos mais baixos. Por exemplo, rutênio, ródio, prata e platina são todas exceções ao princípio Aufbau por causa de sub-conjuntos preenchidos ou preenchidos pela metade.

Nos números atômicos mais baixos, a diferença nos níveis de energia para a sequência normal de camadas de elétrons é maior e as exceções não são tão comuns. Nos primeiros 30 elementos, apenas cobre, número atômico 24 e cromo, número atômico 29, são exceções ao princípio Aufbau.

Do total de 24 elétrons do cobre, eles enchem os níveis de energia com dois em 1s , dois em 2s, seis em 2p, dois em 3s e seis em 3p para um total de 18 nos níveis mais baixos. Os seis elétrons restantes devem entrar nas subcabes 4s e 3d, com dois em 4s e quatro em 3d. Em vez disso, como a subcamada d tem espaço para 10 elétrons, a subcamada 3d pega cinco dos seis elctrons disponíveis e deixa um para a subcamada 4s. Agora ambos os submarinos 4s e 3d estão meio cheios, uma configuração estável, mas uma exceção ao princípio Aufbau.

Similarmente, o cromo tem 29 elétrons com 18 nos invólucros inferiores e 11 restantes. Pelo princípio Aufbau, dois devem entrar em 4s e nove em 3d. Mas 3d pode conter 10 elétrons, então apenas um vai para 4s para completar metade e 10 para 5d para preenchê-lo. O princípio Aufbau funciona quase o tempo todo, mas as exceções ocorrem quando as sub-marcas estão pela metade ou cheias.