Principio dell'Aufbau

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Il principio dell'Aufbau (anche Regola Aufbau o principio di costruzione della configurazione elettronica di un atomo), viene applicato per determinare la configurazione elettronica di un atomo, molecola o ione. Il principio presuppone un ipotetico processo nel quale un atomo è "costruito" da un progressivo riempimento degli orbitali con elettroni. Come vengono aggiunti, questi assumono le condizioni più stabili (orbitali elettronici) rispettando il nucleo e gli elettroni già presenti nell'atomo.

In accordo a quanto affermato dal principio, gli elettroni riempiono gli orbitali partendo dai livelli energetici disponibili più bassi prima di riempire i livelli più alti (es. 1s prima del 2s). Il numero di elettroni che può occupare ciascun orbitale è limitato dal Principio di Pauli. Se più orbitali della medesima energia sono disponibili, la Regola di Hund dice che gli orbitali inoccupati verranno riempiti prima che gli orbitali occupati vengano riutilizzati (da elettroni con spin opposti).

Una versione del principio dell'Aufbau può essere utilizzato, anche, per predire la configurazione di protoni e neutroni in un nucleo atomico.

[modifica] Storia

Il principio prende il proprio nome dal termine Tedesco Aufbauprinzip, "principio di costruzione", piuttosto che dal nome di uno scienziato. Infatti, venne formulato dal fisico Danese Niels Bohr nel 1920 circa.

Fu un'applicazione iniziale della meccanica quantistica alle proprietà degli elettroni, e spiegò le proprietà chimiche in termini fisici. Ogni elettrone aggiunto è soggetto al campo elettrico creato dalla carica positiva del nucleo atomico e dalla carica negativa degli altri elettroni che circondano il nucleo. Anche se per l'atomo di idrogeno non c'è differenza di energia tra gli orbitali con lo stesso numero quantico principale n, ciò non è vero per gli elettroni esterni degli altri atomi. Semiclassicamente, gli orbitali con il più alto momento angolare sono 'orbite circolari' all'esterno degli elttroni interni, ma orbite con un basso momento angolare (orbitali-s e orbitali-p) hanno un'alta eccentricità dell'orbita man mano che si avvicinano al nucleo e risentono, in media, di una carica nucleare schermata meno forte. Questo spiega perché gli orbitali-4s si riempiono persino prima degli orbitali-3d.