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Il principio di Aufbau è una delle tre regole fondamentali della configurazione elettronica, insieme alla regola di Hund e al principio di esclusione di Pauli. Stabilisce che gli elettroni occupano sempre l'orbitale disponibile a energia più bassa. L'ordine energetico degli orbitali è descritto dalla regola di Madelung: gli orbitali con valore (n+l) minore hanno energia più bassa.
Le eccezioni più note al principio di Aufbau riguardano il cromo [Ar] 3d⁵ 4s¹ invece di [Ar] 3d⁴ 4s², e il rame [Ar] 3d¹⁰ 4s¹ invece di [Ar] 3d⁹ 4s². Queste configurazioni anomale derivano dalla stabilizzazione dovuta all'energia di scambio nei sottostrati d semipieni o completamente pieni. Eccezioni simili si osservano nel molibdeno, nell'argento e in altri metalli di transizione.
Il principio di Aufbau costituisce la base per comprendere la configurazione elettronica di tutti gli elementi e spiega il legame tra struttura elettronica e proprietà chimiche. Permette di prevedere gli elettroni di valenza, gli stati di ossidazione e le proprietà magnetiche di atomi e ioni.
Electron configuration, orbital diagrams, valence electrons, and electron arrangement
Explore CategorySecondo la regola di Madelung, il 4s (n+l = 4+0 = 4) ha un valore (n+l) inferiore rispetto al 3d (3+2 = 5), quindi viene occupato prima.
Il cromo ha configurazione [Ar] 3d⁵ 4s¹ perché un sottostrato d semipieno (5 elettroni) è stabilizzato dall'energia di scambio.
Per gli ioni positivi si rimuovono elettroni dall'orbitale più esterno; per i metalli di transizione si rimuovono prima gli elettroni 4s rispetto ai 3d.
La regola di Madelung afferma che gli orbitali con valore (n+l) minore si riempiono prima; a parità di (n+l), l'orbitale con n minore ha energia più bassa.
Il sottostrato 4f (l=3) ha 2l+1 = 7 orbitali e ospita al massimo 14 elettroni.