Elektronenverteilung und PSE der Elemente - Aufbauprinzipien
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Elektronenverteilung und PSE der Elemente - Aufbauprinzipien
Die Elektronenverteilung der Elemente erfolgt nach gewissen Regeln (Energieprinzip, Pauli-Verbot, Hund`sche Regel, "Schachbrettschema").
Das Energieprinzip
Nach dem Energieprinzip werden energetisch günstigere Orbitale zuerst besetzt.
Es gelten folgende Faustregeln:
a) Orbitale in inneren Schalen sind günstiger als solche äußerer Schalen. Auf die Ausnahmen kommen wir später zu sprechen ...
b) Innerhalb einer Schale gilt die Reihenfolge: s, p, d, f. Mit anderen Worten: Die Besetzung des 1s- Orbitals erfolgt vor der Besetzung des 2s-Orbitals, dann erst wird das 2 p-Orbital besetzt, dann folgt das 3s- Orbital vor dem 3p-Orbital ...
Veranschaulicht wird dies mit Hilfe des so genannten "Kästchenschemas". Im Kästchenschema symbolisiert jedes Kästchen ein Orbital. Die Orbitale sind dabei in der Reihenfolge der Schalen (1 vor 2 vor 3 vor 4 usw. ...) und der Orbitale (s vor p vor d vor f) angeordnet. Es gilt zu beachten, das in der ersten ersten Schale nur s-Orbitale, in der zweiten Schale s und p-Orbitale, in der dritten Schale s, p und d-Orbitale auftreten!
Das Pauli-Verbot
Das Pauli-Verbot besagt, dass jedes Orbital(kästchen) maximal 2 Elektronen aufnehmen kann, die einen entgegengesetzten Spin haben.
Für die ersten Elemente des Periodenssytems ergibt sich daher folgende Elektronenverteilung (man spricht auch von Elektronenkonfiguration):
Die Regel von Hund (Hund`sche Regel)
Nach der Hund´schen Regel wird jedes energetisch gleichwertige Orbital erst mit einem Elektron besetzt, und erst nachdem jedes dieser Orbitale ein Elektron besitzt, erhält es ein zweites. Mit Hilfe des Kästchenschemas läßt sich die Hund´sche Rgel veranschaulichen:
Auch die Elektronenverteilung der weiteren Elemente folgt der Hund`schen Regel:
Geht man von Element zu Element weiter, so ist es beim weiteren "Auffüllen" mit Elektronen ermüdend, die abgeschlossenen oder vollen Schalen immer wieder neu zu zeichnen.
Als Kurzschreibweise für Elektronenkonfigurationen kann man die inneren Elektronen mit dem chemischen Symbol des vorausgehenden Edelgases, in eckige Klammern gesetzt, bezeichnen.
Mg hat demnach die Elektronenverteilung [10Ne] 3s2
Das Energieprinzip folgt dem "Schachbrettschema"
Abweichungen vom erwarteten Besetzungsschema ergeben sich ab der 4. Periode. Beim Kalium-Atom und dem folgenden Calcium-Atom zuerst 4s-Elektronen eingebaut, da diese energieärmer als 3d-Elektronen sind (!). Das Schachbrett wird zeilenweise von links nach rechts gelesen, wobei man mit der unteren Zeile anfängt.
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