遞建原理(Aufbau Principle) | 科學Online - 國立臺灣大學

例如第6 族元素，由於洪德定則的緣故，形成半填滿電子組態的能量較低，因此該族的價電子組態 ... 例如銅(Cu)的電子組態為\mathrm{[Ar]}3d^{10}4s^1. Thursday21stApril2022 21-Apr-2022 人工智慧 化學 物理 數學 生命科學 生命科學文章 植物圖鑑 地球科學 環境能源 科學繪圖 高瞻專區 第一期高瞻計畫 第二期高瞻計畫 第三期高瞻計畫 綠色奇蹟－中等學校探究課程發展計畫 關於我們 網站主選單 遞建原理(AufbauPrinciple) 國立臺灣大學化學系學士生張育唐/國立臺灣大學化學系陳藹然博士責任編輯 遞建原理(AufbauPrinciple)指電子會優先填入低能量原子軌域。

遞建原理與包立不相容原理(PauliexclusionPrinciple)、洪德定則(Hund’sRule)為描述多電子原子的基態電子組態(ElectronicConfiguration)所遵循的三項原則。

「Aufbau」這一個名稱來自於德文，意義即是建築、構築的意思。

遞建原理的觀念由波耳(NielsBohr,1885–1962)與包立(WolfgangPauli,1900–1958)於1920年代早期提出，剛開始為量子力學應於電子性質描述，以物理的觀點解釋化學性質。

根據遞建原理，電子根據軌域能量的高低依序填入，優先占有低能量的軌域。

多電子原子能階的能量高低，主要是透過一個經驗規則──馬德隆規則(MadelungPrinciple)來決定：首先考慮軌域的$$n+l$$之和（$$n=$$主量子數principlequantumnumber；$$l=$$角量子數azimuthalquantumnumber），依序由低到高填入；而當$$n+l$$相等之時，則由$$n$$較小的先行填入。

例如：$$4s$$和$$3d$$。

$$4s:n+l=4+0=4$$ $$3d:n+l=3+2=5$$ 所以電子會先填入$$4s$$再填入$$3d$$。

故多電子原子軌域能階能量由低到高的順序為： $$1s<2s<2p<3s<3p<4s<3d<4p<5s<4d<5p<6s<4f<5d<6p<7s<5f<6d$$ 於是我們可以將軌域填入的順序大致上繪圖如下： 這一個規則大致上決定了軌域填充順序的大方向。

實際上，我們可以觀察到週期表的形狀、各元素排列幾乎就是遵循遞建原理。

然而，有些元素的電子組態視違反遞建原理。

例如第6族元素，由於洪德定則的緣故，形成半填滿電子組態的能量較低，因此該族的價電子組態不是$$ns^2(n-1)d^4$$，而是$$ns^1(n-1)d^5$$，例如鉻(Cr)的電子組態為$$\mathrm{[Ar]}3d^54s^1$$。

第11族元素，由於價電子優先填滿$$d$$軌域，故該族的價電子組態不是$$ns^2(n-1)d^9$$，而是$$ns^1(n-1)d^{10}$$，例如銅(Cu)的電子組態為$$\mathrm{[Ar]}3d^{10}4s^1$$。

而隨著元素原子序的增加，過渡金屬與內過渡金屬（錒系與鑭系元素）的軌域的能量之間更趨相近，因此會出現更多的例外情況；例如鑭(La)與錒(Ac)，它們理當先填入一個$$4f$$或$$5f$$的電子，但卻先填入了$$5d$$或是$$6d$$的軌域當中。

這樣的一個爭議，也造成了元素週期表在繪製上的爭議。

資料來源： Zumdahl,S.S.ChemicalPrinciples,5thedition;HoughtonMifflinCompany:Boston,2003;pp.550-553. WIKIPEDIA—Aufbauprinciple  http://en.wikipedia.org/wiki/Aufbau_principle Tags:AufbauPrinciple,遞建原理,電子組態 前一篇文章下一篇文章 您或許對這些文章有興趣 【2017年諾貝爾化學獎特別報導】將生命捕捉在原子的細節中 【2014諾貝爾化學獎深入報導】打破光學顯微鏡的解析度極限-超高解析螢光顯微法 化學傳記：法拉第不為人知的一面（十）：法拉第效應與反磁性 [講義]科學史沙龍：陳竹亭教授、楊信男教授 [新聞]臺灣年輕團隊成功捕捉「克里奇中間體」與水分子的關鍵化學反應 化學傳記：法拉第不為人知的一面（三）：皇家研究院與法拉第 化學傳記：法拉第不為人知的一面（二）：從裝訂工變成大學者 目前世界上最精準的時鐘－光晶格光頻原子鐘在低溫環境下的突破 發表迴響Cancelcommentreply 你的電子郵件位址並不會被公開。

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