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Das Aufbauprinzip ist eine der drei Grundregeln der Elektronenkonfiguration, neben der Hundschen Regel und dem Pauli-Ausschlussprinzip. Es besagt, dass Elektronen stets das energetisch niedrigste verfügbare Orbital besetzen. Die Energiereihenfolge der Orbitale wird durch die Madelungsche Regel (n+l)-Wert beschrieben: Orbitale mit kleinerem (n+l)-Wert haben niedrigere Energie.
Bemerkenswerte Ausnahmen vom Aufbauprinzip sind Chrom [Ar] 3d⁵ 4s¹ statt [Ar] 3d⁴ 4s² und Kupfer [Ar] 3d¹⁰ 4s¹ statt [Ar] 3d⁹ 4s². Diese Ausnahmen entstehen, weil halb- oder vollbesetzte d-Orbitale eine besondere Austauschenergie-Stabilisierung aufweisen. Weitere Ausnahmen finden sich bei Molybdän, Silber und anderen Übergangsmetallen.
Das Aufbauprinzip bildet die Basis für das Verständnis der Elektronenkonfiguration aller Elemente und erklärt den Zusammenhang zwischen Elektronenstruktur und chemischen Eigenschaften. Es ermöglicht die Vorhersage von Valenzelektronen, Oxidationszuständen und magnetischen Eigenschaften von Atomen und Ionen.
Electron configuration, orbital diagrams, valence electrons, and electron arrangement
Explore CategoryNach der Madelungschen Regel hat 4s (n+l = 4+0 = 4) einen kleineren (n+l)-Wert als 3d (3+2 = 5), daher wird 4s zuerst besetzt.
Chrom hat die Konfiguration [Ar] 3d⁵ 4s¹, weil eine halbbesetzte d-Unterschale (5 Elektronen) durch Austauschenergie besonders stabilisiert wird.
Bei positiven Ionen werden Elektronen aus dem höchsten besetzten Orbital entfernt; für Übergangsmetalle werden dabei zuerst die 4s-Elektronen entfernt.
Die Madelungsche Regel besagt, dass Orbitale mit kleinerem (n+l)-Wert zuerst besetzt werden; bei gleichem (n+l)-Wert hat das Orbital mit kleinerem n niedrigere Energie.
Die 4f-Unterschale (l=3) hat 2l+1 = 7 Orbitale und fasst maximal 14 Elektronen.