Aufbau-beginsel

Die aufbau-beginsel, van die Duitse Aufbauprinzip (opbou-beginsel), ook die aufbau-reël genoem, bepaal dat in die grondtoestand (die laagste energietoestand van 'n kwantummeganiese stelsel) van 'n atoom of ioon, elektrone die atoomorbitale van die laagste beskikbare energievlakke vul voordat hulle hoër vlakke inneem. Die 1s-orbitaal word byvoorbeeld gevul voordat die 2s-orbitaal beset word. Op hierdie manier vorm die elektrone van 'n atoom of ioon die stabielste elektronkonfigurasie moontlik. 'n Voorbeeld is die konfigurasie 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p³ vir die fosforatoom, wat beteken dat die 1s-orbitaal 2 elektrone het, die 2s-orbitaal 2 elektrone het, die 2p-orbitaal 6 elektrone het, ens.

Elektrongedrag word uitgebrei deur ander beginsels van die atoomfisika, soos Hund se reël en die Pauli-uitsluitingsbeginsel. Hund se reël sê dat as veelvuldige orbitale van dieselfde energie beskikbaar is, elektrone afsonderlik verskillende orbitale sal inneem voordat enige elektrone pare vorm. As dubbele besetting wel plaasvind, vereis die Pauli-uitsluitingsbeginsel dat elektrone wat dieselfde orbitaal ingaan, verskillende spin moet hê (+½ en −½).

Die atoomgetal van 'n element verteenwoordig die aantal protone in die kern van die atoom. 'n Neutrale atoom sal dieselfde aantal protone en elektrone hê. As ons van een element na die met die volgende hoogste atoomgetal beweeg, voeg ons beide 'n proton by (tot die kern) en 'n elektron by (êrens in die atoomorbitale). Die maksimum aantal elektrone in enige skil is 2n², waar n die hoof kwantumgetal is (wat die toestand van die elektron verteenwoordig). Die maksimum aantal elektrone in 'n orbitaal (s, p, d, f) is gelyk aan 2(2ℓ+1), waar ℓ die asimutale kwantumgetal is (wat die elekton se orbitale hoekmomentum verteenwoordig) en ℓ = 0, 1, 2, 3 ... Hierdie orbitale kan dus maksimum 2, 6, 10 en 14 elektrone onderskeidelik akkommodeer. In die grondtoestand kan die elektronkonfigurasie opgebou word deur elektrone in die laagste beskikbare orbitale te plaas totdat die totale aantal toegevoegde elektrone gelyk is aan die atoomgetal. Orbitale word dus gevul in die volgorde van toenemende energie, met behulp van twee algemene reëls om elektroniese konfigurasies te voorspel:

1. Elektrone word aan orbitale toegeken in volgorde van toenemende waarde van (n + ℓ).
2. Vir orbitale met dieselfde waarde van (n + ℓ) word elektrone eers toegeken aan die orbitaal met die laagste n.