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आउफबाउ सिद्धांत कैलकुलेटर

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Aufbau Principle Calculator

Electrons fill orbitals from lowest to highest energy

आउफबाउ सिद्धांत (जर्मन: Aufbau, अर्थ — निर्माण) परमाणु कक्षकों में इलेक्ट्रॉनों के भरने का क्रम निर्धारित करता है: न्यूनतम ऊर्जा से उच्चतम ऊर्जा की ओर। भरने का क्रम है: 1s→2s→2p→3s→3p→4s→3d→4p→5s→4d→5p... माडलुंग नियम के अनुसार कम n+l योग वाला कक्षक पहले भरता है; समान योग होने पर कम n वाला कक्षक पहले। महत्वपूर्ण अपवाद: Cr ([Ar]3d⁵4s¹) और Cu ([Ar]3d¹⁰4s¹) — आधी भरी और पूरी भरी d-उपकोश की विशेष स्थायित्व के कारण।

आउफबाउ सिद्धांत क्वांटम रसायन विज्ञान का एक मूलभूत नियम है जिसके अनुसार परमाणु में इलेक्ट्रॉन सबसे पहले निम्नतम ऊर्जा वाले कक्षकों को भरते हैं। भरने का क्रम माडलुंग नियम द्वारा नियंत्रित होता है: जिस कक्षक का n+l योग कम होता है, वह पहले भरता है; यदि दो कक्षकों का n+l योग बराबर हो तो कम n वाला कक्षक पहले भरता है। इसी कारण 4s (n+l=4) कक्षक, 3d (n+l=5) से पहले भरता है, यद्यपि 3d मुख्यतः निम्न कोश से संबंधित है।

कक्षकों के भरने का पूर्ण क्रम है: 1s, 2s, 2p, 3s, 3p, 4s, 3d, 4p, 5s, 4d, 5p, 6s, 4f, 5d, 6p, 7s, 5f, 6d, 7p। यह सिद्धांत तत्वों के इलेक्ट्रॉनिक विन्यास की आवधिक प्रकृति, आवर्त सारणी की खंड संरचना और तत्वों के गुणों की आवधिक प्रवृत्तियों की व्याख्या करता है। किंतु क्रोमियम की अपेक्षित [Ar]3d⁴4s² के स्थान पर वास्तविक संरचना [Ar]3d⁵4s¹ है, और कॉपर की [Ar]3d⁹4s² के स्थान पर [Ar]3d¹⁰4s¹ है।

क्रोमियम और कॉपर के अपवाद d-उपकोश की विशेष स्थायित्व से उत्पन्न होते हैं। आधी भरी d-उपकोश (3d⁵) में पाँचों d-कक्षकों में एक-एक इलेक्ट्रॉन का सममित वितरण होता है जिससे विनिमय ऊर्जा अधिकतम होती है और अंतर-इलेक्ट्रॉन प्रतिकर्षण न्यूनतम। पूरी भरी d-उपकोश (3d¹⁰) भी अत्यंत स्थायी होती है। यही कारण है कि इन परमाणुओं में 4s से एक इलेक्ट्रॉन 3d में स्थानांतरित हो जाता है। Mo, Ag, Au जैसे भारी संक्रमण धातुओं में भी इसी प्रकार के अपवाद पाए जाते हैं।

अक्सर पूछे जाने वाले प्रश्न

आउफबाउ सिद्धांत क्या है और कक्षकों के भरने का क्रम क्या है?

आउफबाउ सिद्धांत के अनुसार इलेक्ट्रॉन सबसे पहले न्यूनतम ऊर्जा वाले कक्षकों को भरते हैं: 1s→2s→2p→3s→3p→4s→3d→4p... भरने का क्रम माडलुंग नियम (कम n+l योग = कम ऊर्जा) द्वारा निर्धारित होता है।

4s कक्षक 3d से पहले क्यों भरता है?

माडलुंग नियम के अनुसार 4s के लिए n+l=4 और 3d के लिए n+l=5 है। कम योग का अर्थ कम ऊर्जा है, इसलिए 4s पहले भरता है।

क्रोमियम का विन्यास [Ar]3d⁴4s² के बजाय [Ar]3d⁵4s¹ क्यों है?

आधी भरी 3d-उपकोश (3d⁵) में पाँचों कक्षकों में सममित वितरण होता है जिससे विनिमय ऊर्जा अधिकतम होती है। यह स्थायित्व 3d⁴4s² की तुलना में अधिक अनुकूल है, इसलिए एक इलेक्ट्रॉन 4s से 3d में चला जाता है।

कॉपर का विन्यास [Ar]3d¹⁰4s¹ क्यों है?

पूरी भरी 3d-उपकोश (3d¹⁰) विशेष रूप से स्थायी होती है। 3d⁹4s² की तुलना में 3d¹⁰4s¹ अधिक ऊर्जात्मक रूप से अनुकूल है, इसलिए कॉपर आउफबाउ सिद्धांत का एक अपवाद है।

क्या आउफबाउ सिद्धांत अन्य क्वांटम नियमों से संबंधित है?

हाँ, आउफबाउ सिद्धांत पाउली अपवर्जन सिद्धांत (एक कक्षक में अधिकतम 2 विपरीत-स्पिन इलेक्ट्रॉन) और हुंड के नियम (एक उपकोश के सभी कक्षक पहले एक-एक समांतर-स्पिन इलेक्ट्रॉन से भरते हैं) के साथ मिलकर इलेक्ट्रॉनिक विन्यास निर्धारित करता है।