AUFBAU सिद्धांत: अवधारणा और स्पष्टीकरण, उदाहरण - रसायन विज्ञान - 2025

Aufbau सिद्धांत सैद्धांतिक रूप से एक तत्व की इलेक्ट्रॉनिक विन्यास भविष्यवाणी करने के लिए एक उपयोगी गाइड है। Aufbau शब्द जर्मन क्रिया को संदर्भित करता है "निर्माण करने के लिए।" इस सिद्धांत द्वारा निर्धारित नियमों का उद्देश्य "परमाणु निर्माण में मदद करना" है।

जब यह काल्पनिक परमाणु निर्माण की बात आती है, तो यह विशेष रूप से इलेक्ट्रॉनों को संदर्भित करता है, जो बदले में प्रोटॉन की बढ़ती संख्या के साथ हाथ में जाता है। प्रोटॉन एक रासायनिक तत्व के परमाणु संख्या Z को परिभाषित करते हैं, और प्रत्येक में नाभिक में जोड़ा जाता है, सकारात्मक चार्ज में इस वृद्धि की भरपाई के लिए एक इलेक्ट्रॉन जोड़ा जाता है।

हालांकि ऐसा लगता है कि प्रोटॉन परमाणु के नाभिक में शामिल होने के लिए एक स्थापित आदेश का पालन नहीं करते हैं, इलेक्ट्रॉनों की एक श्रृंखला का पालन करते हैं, इस तरह से वे पहली बार कम ऊर्जा के साथ परमाणु के क्षेत्रों पर कब्जा करते हैं, विशेष रूप से उन जहां अंतरिक्ष में उन्हें खोजने की संभावना है अधिक है: ऑर्बिटल्स।

Aufbau का सिद्धांत, अन्य इलेक्ट्रॉनिक भरण नियमों (पाउली अपवर्जन सिद्धांत और हंड के नियम) के साथ, उस क्रम को स्थापित करने में मदद करता है जिसमें इलेक्ट्रॉनों को इलेक्ट्रॉन बादल में जोड़ा जाना चाहिए; इस तरह, एक निश्चित रासायनिक तत्व के इलेक्ट्रॉनिक कॉन्फ़िगरेशन को असाइन करना संभव है।

अवधारणा और स्पष्टीकरण

यदि परमाणु के रूप में माना जाता है कि यह एक प्याज था, तो इसके भीतर परतों की एक परिमित संख्या मिल जाएगी, जो प्रमुख क्वांटम संख्या n द्वारा निर्धारित की गई थी।

इसके अलावा, उनके अंदर, उप-वर्ग हैं, जिनकी आकृतियाँ अज़ीमुथल l और चुंबकीय क्वांटम संख्या m पर निर्भर करती हैं।

ऑर्बिटल्स को पहले तीन क्वांटम नंबरों से पहचाना जाता है, जबकि चौथा, स्पिन एस, यह इंगित करता है कि इलेक्ट्रॉन किस कक्षीय में स्थित होगा। यह तब परमाणु के इन क्षेत्रों में होता है जहां इलेक्ट्रॉन घूमते हैं, अंतरतम परतों से सबसे बाहरी तक: वैलेंस लेयर, सबसे ऊर्जावान।

यह मामला होने के नाते, इलेक्ट्रॉनों को किस क्रम में ऑर्बिटल्स को भरना चाहिए? Aufbau सिद्धांत के अनुसार, उन्हें बढ़ते मूल्य (n + l) के आधार पर सौंपा जाना चाहिए।

इसी तरह, सबशेल्स (n + l) के भीतर इलेक्ट्रॉनों को सबसे कम ऊर्जा मूल्य के साथ उप-क्षेत्र पर कब्जा करना चाहिए; दूसरे शब्दों में, वे n के सबसे कम मूल्य पर कब्जा कर लेते हैं।

इन निर्माण नियमों का पालन करते हुए, मैडेलुंग ने एक दृश्य विधि विकसित की जिसमें विकर्ण तीर आरेखित होते हैं, जो एक परमाणु के इलेक्ट्रॉनिक कॉन्फ़िगरेशन को बनाने में मदद करते हैं। कुछ शैक्षिक क्षेत्रों में इस पद्धति को वर्षा पद्धति के रूप में भी जाना जाता है।

परतें और सबलेयर

पहली छवि इलेक्ट्रॉन विन्यास प्राप्त करने के लिए एक चित्रमय विधि दिखाती है, जबकि दूसरी छवि संबंधित मैडेलुंग विधि है। सबसे ऊर्जावान परत शीर्ष पर स्थित हैं और सबसे ऊर्जावान नीचे की दिशा में हैं।

बाएँ से दाएँ, उप-परतें s, p, d और f उनके संगत मुख्य ऊर्जा स्तर "पारगमन" हैं। विकर्ण तीरों द्वारा चिह्नित प्रत्येक चरण के लिए (n + l) के मान की गणना कैसे करें? उदाहरण के लिए, 1s कक्षीय के लिए यह गणना (1 + 0 = 1) के बराबर है, 2s कक्षीय (2 + 0 = 2) के लिए, और 3p कक्षीय (3 + 1 = 4) के लिए।

इन गणनाओं के परिणाम से छवि का निर्माण होता है। इसलिए, यदि यह हाथ में उपलब्ध नहीं है, तो प्रत्येक कक्षीय के लिए बस (n + l) निर्धारित करें, अधिकतम मान के साथ एक (n + l) के सबसे छोटे मान के साथ इलेक्ट्रॉनों के साथ कक्षा को भरना शुरू करें।

हालांकि, मैडेलुंग विधि का उपयोग करने से इलेक्ट्रॉन विन्यास के निर्माण में बहुत सुविधा होती है और यह उन लोगों के लिए एक मनोरंजक गतिविधि बन जाता है जो आवर्त सारणी सीख रहे हैं।

पाउली के बहिष्करण सिद्धांत और हंड का नियम

मैडेलुंग की विधि उप-कक्षाओं की कक्षाओं को इंगित नहीं करती है। उन्हें ध्यान में रखते हुए, पाउली बहिष्करण सिद्धांत में कहा गया है कि किसी भी इलेक्ट्रॉन के पास एक ही क्वांटम संख्या नहीं हो सकती है; या जो समान है, इलेक्ट्रॉनों की एक जोड़ी में सकारात्मक या नकारात्मक दोनों प्रकार के स्पिन नहीं हो सकते हैं।

इसका अर्थ है कि उनकी स्पिन क्वांटम संख्याएं समान नहीं हो सकती हैं और इसलिए, उनकी परिक्रमा एक ही कक्षीय पर कब्जा करते समय जोड़ी जानी चाहिए।

दूसरी ओर, ऑर्बिटल्स को भरना इस तरह से होना चाहिए कि वे ऊर्जा में पतित हो (हंड के नियम)। यह सभी इलेक्ट्रॉनों को अप्रभावित रखते हुए प्राप्त किया जाता है, जब तक कि इन (जैसे ऑक्सीजन के साथ) की एक जोड़ी बाँधना कड़ाई से आवश्यक नहीं है।

उदाहरण

निम्नलिखित उदाहरण Aufbau सिद्धांत की पूरी अवधारणा को सारांशित करते हैं।

कार्बन

इसके इलेक्ट्रॉनिक कॉन्फ़िगरेशन को निर्धारित करने के लिए, परमाणु संख्या Z को पहले ज्ञात होना चाहिए, और इस प्रकार इलेक्ट्रॉनों की संख्या। कार्बन में Z = 6 है, इसलिए इसके 6 इलेक्ट्रॉनों को मैडेलुंग विधि का उपयोग करके कक्षा में स्थित होना चाहिए:

तीर इलेक्ट्रॉनों के अनुरूप हैं। 1s और 2s ऑर्बिटल्स भरे जाने के बाद, प्रत्येक में दो इलेक्ट्रॉनों के साथ, 2p ऑर्बिटल्स को शेष दो इलेक्ट्रॉनों के अंतर से सौंपा जाता है। हंड का नियम इस प्रकार प्रकट होता है: दो पतित ऑर्बिटल्स और एक खाली।

ऑक्सीजन

ऑक्सीजन में Z = 8 है, इसलिए इसमें कार्बन के विपरीत दो अतिरिक्त इलेक्ट्रॉन हैं। इन इलेक्ट्रॉनों में से एक को खाली 2p कक्षीय में रखा जाना चाहिए, और दूसरे को पहले जोड़े को बनाने के लिए जोड़ा जाना चाहिए, जिसमें तीर नीचे की ओर इशारा करता है। नतीजतन, पाउली अपवर्जन सिद्धांत यहां प्रकट होता है।

कैल्शियम

कैल्शियम में 20 इलेक्ट्रॉन होते हैं, और कक्षा अभी भी उसी विधि से भरी हुई है। भरने का क्रम इस प्रकार है: 1s-2s-2p-3s-3p-4s।

यह ध्यान दिया जा सकता है कि, पहले 3 डी कक्षीय भरने के बजाय, इलेक्ट्रॉनों ने 4 जी पर कब्जा कर लिया। यह संक्रमण धातुओं के लिए रास्ता बनाने से पहले होता है, ऐसे तत्व जो आंतरिक 3 डी परत को भरते हैं।

Aufbau सिद्धांत की सीमाएं

Aufbau का सिद्धांत कई संक्रमण धातुओं और दुर्लभ पृथ्वी तत्वों (lanthanides और actinides) के इलेक्ट्रॉनिक कॉन्फ़िगरेशन की भविष्यवाणी करने में विफल रहता है।

ऐसा इसलिए है क्योंकि एनएस और (एन -1) डी ऑर्बिटल्स के बीच ऊर्जावान अंतर कम है। क्वांटम यांत्रिकी द्वारा समर्थित कारणों के लिए, इलेक्ट्रॉनों को ns कक्षीय से इलेक्ट्रॉनों को पूर्ववत् या नापसंद करने की कीमत पर (n-1) d ऑर्बिटल्स को कम करना पसंद कर सकते हैं।

एक प्रसिद्ध उदाहरण तांबे का मामला है। Aufbau सिद्धांत द्वारा अनुमानित इसका इलेक्ट्रॉन विन्यास 1s ² 2s ² 2p ⁶ 3s ² 3p ⁶ 4s ² 3D ^{9 है}, जब प्रायोगिक तौर पर इसे 1s ² 2s ² 2p ⁶ 3s ² 3p ⁶ 4s ¹ 3 डी ¹⁰ दिखाया गया है ।

पहले में, एक एकांत इलेक्ट्रॉन को एक 3 डी कक्षीय में अप्रकाशित किया जाता है, जबकि दूसरे में, 3 डी कक्षा में सभी इलेक्ट्रॉनों को जोड़ा जाता है।

संदर्भ

1. हेलमेनस्टाइन, ऐनी मैरी, पीएच.डी. (15 जून, 2017)। Aufbau सिद्धांत परिभाषा। से लिया: सोचाco.com
2. प्रो। एन। डी। लियोन। (2001)। Aufbau सिद्धांत। से लिया गया: iun.edu
3. रसायन विज्ञान 301. औफबाऊ सिद्धांत। से लिया गया: ch301.cm.utexas.edu
4. हुज़ेफ़ा अर्सिवाला और टीचरअग्रुप.कॉम। (1 जून, 2017)। गहराई में: Aufbau सिद्धांतों के साथ सिद्धांत। से लिया गया: teacherlookup.com
5. Whitten, डेविस, पेक और स्टेनली। रसायन विज्ञान। (8 वां संस्करण।)। CENGAGE Learning, p 199-203।
6. Goodphy। (27 जुलाई, 2016)। मैडेलुंग की योजना। । से लिया गया: commons.wikimedia.org