Khác biệt giữa bản sửa đổi của “Quy tắc Klechkovsky”

'''Quy tắc Klechkovsky''', (còn gọiviết là Klechkowski), có tên khác là '''quy tắc Madelung'''<ref name="Taillet">{{Chú thích sách|tác giả =Richard Taillet |đồng tác giả=Loïc Villain, Pascal Febvre |tựa đề=Dictionnaire de physique|bản thứ=2 |series= |cuốn= |ngày tháng= |năm=2009 |nhà xuất bản=De Boeck |nơi= |ngôn ngữ= tiếng Pháp|isbn= |chương= |trang=307}}</ref> hay '''nguyên lý vững bền''' (tiếng Anhː ''aufbau principle'' hay ''building-up principle'') phát biểu rằng ở [[trạng thái cơ bản]] của nguyên tử hoặc ion, các [[electron]] lấp đầy [[orbital nguyên tử]] ở mức năng lượng từ thấp đến cao. Ví dụ, electron sẽ chiếm phân lớp 1s trước phân lớp 2s. Theo cách này, các electron của [[nguyên tử]] hoặc [[ion]] tạo thành [[cấu hình electron]] ổn định nhất có thể. Một ví dụ là cấu hình 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p³ cho nguyên tử [[phốtpho]], nghĩa là phân lớp 1s có 2 electron, phân lớp 2s có 2 electron... Quy tắc này được đề xuất bởi nhiều nhà hóa học, mà sau đó được gọi theo tên của [[Vsevolod Mavrikievich Klechkovsky|Vsevolod Klechkovsky]] trong các tài liệu tiếng Việt.

Khi chúng ta đi từ nguyên tố này sang nguyên tố khác có số hiệu nguyên tử cao hơn liền kề, số proton và số electron của nguyên tử được tăng thêm 1. Số electron tối đa trong bất kỳ lớp nào là ''2n²'', trong đó ''n'' là [[số lượng tử chính]]. Số electron tối đa trong một phân lớp (s, p, d hoặc f) bằng 2(2ℓ + 1) trong đó ℓ = 0, 1, 2, 3... Do đó, các phân lớp này có thể có tối đa là 2, 6, 10 và 14 electron tương ứng. Ở trạng thái cơ bản, cấu hình electron có thể được thiết lập bằng cách đặt các electron vào các phân lớp có mức năng lượng thấp nhất cho đến khi tổng số electron bằng với số hiệu nguyên tử. Các orbital nguyên tử được điền theo thứ tự năng lượng tăng dần, sử dụng hai quy tắc chung để giúp dự đoán cấu hình electron:

Trong các nguyên tử trung hòa ở trạng thái cơ bản, thứ tự gần đúng để điền electron vào các phân lớp được đưa ra theo ''quy tắc n + ℓ'', còn được gọi là:

Các orbital có giá trị ''n + ℓ'' thấp hơn được điền trước các orbital có giá trị ''n + ℓ'' cao hơn. Trong trường hợp giá trị ''n + ℓ'' bằng nhau, orbital có giá trị ''n'' thấp hơn được điền trước. Tính chất này của các electron được xác nhận bằng thực nghiệm thông qua đặc tính phổ của từng nguyên tố.<ref>{{cite journal | last = Scerri | first = Eric R. | title = How Good Is the Quantum Mechanical Explanation of the Periodic System? | journal = Journal of Chemical Education | volume = 75 | issue = 11 | pages = 1384–85 | year = 1998 | url= http://www.chem.ucla.edu/dept/Faculty/scerri/pdf/How_Good_is.pdf | doi = 10.1021/ed075p1384}}</ref> Quy tắc trật tự năng lượng Klechkovsky chỉ áp dụng cho các nguyên tử trung hòa ở trạng thái cơ bản và không đúng hoàn toàn cho tất cả nguyên tử do sự tương tác của một số electron với nhau đóng vai trò ngày càng quan trọng khi số hiệu nguyên tử lớn hơn, nhưng chưa được tính đến trong các quy tắc này. Có mười nguyên tố trong số các [[kim loại chuyển tiếp]] và mười nguyên tố trong nhóm [[Họ lantan|lantan]] và [[Họ Actini|actini]] mà quy tắc này dự đoán cấu hình electron khác với cấu hình thực nghiệm,<ref>{{Chú thích sách|tác giả =Erwin Riedel |đồng tác giả= |tựa đề=Anorganische Chemie|bản thứ=2 |series= |cuốn= |ngày tháng= |năm=1990 |nhà xuất bản= |nơi= |ngôn ngữ= tiếng Đức|isbn=3-11-012321-5 |chương= |trang=}}(cho các ngoại lệ của quy tắc Klechkovsky)</ref><ref>{{cite journal | last = Meek | first = Terry L. | coauthors = Leland C. Allen, | title = Configuration irregularities: deviations from the Madelung rule and inversion of orbital energy levels | journal = Chemical Physics Letters | volume = 362 | issue = 5–6 | pages = 362–364 | doi=10.1016/S0009-2614(02)00919-3 | year = 2002 }}</ref> là một số ngoại lệ của lý thuyết này.

Một số sách giáo khoa hóa học vô cơ mô tả quy tắc Klechkovsky về cơ bản là một quy tắc thực nghiệm gần đúng với một số cơ sở lý thuyết,<ref name="Jolly"/> dựa trên [[mô hình Thomas - Fermi]] của nguyên tử như một hệ cơ học lượng tử nhiều electron.<ref>{{Chú thích tạp chí|last=Wong|first=D. Pan|date=1979|title=Theoretical justification of Madelung's rule|url=https://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/ed056p714|journal=Journal of Chemical Education|volume=56|issue=11|page=714}}</ref>

Trong các tài liệu tiếng Anh, quy tắc Klechkovsky được gọi là ''aufbau principle'' (hay ''building-up principle'', nguyên lý vững bền), lấy tên gốc từ tiếng Đức ''{{Lang|de|Aufbauprinzip}}'', thay vì đặt tên của một nhà khoa học. Nó được xây dựng bởi [[Niels Bohr]]<ref>{{Chú thích tạp chí| Author=Niels Bohr | title=Atomic structure | journal=Nature | year=1921 | volume=107 | page=104–107| DOI=10.1038/107104a0}}</ref> và [[Wolfgang Ernst Pauli|Wolfgang Pauli]] vào đầu những năm 1920. Đây là một ứng dụng ban đầu của [[cơ học lượng tử]] cho các tính chất của [[electron]] và giải thích các tính chất hóa học theo thuật ngữ [[Vật lý học|vật lý]].

Một [[bảng tuần hoàn]] trong đó mỗi hàng tương ứng với một giá trị ''n + ℓ'' (các giá trị của ''n + ℓ'' tương ứng với các số lượng tử chính và xung lượng tương ứng) được [[Charles Janet]] đề xuất vào năm 1928. Vào năm 1930, ông đã đưa ra cơ sở lượng tử rõ ràng của bảng này, dựa trên kiến thức về trạng thái nguyên tử được xác định bằng phân tích phổ nguyên tử. Janet "điều chỉnh" một số giá trị ''n + ℓ'' thực tế của các nguyên tố, vì chúng không phù hợp với quy tắc sắp xếp năng lượng của ông và ông cho rằng sự khácsai biệtkhác liênsố quanliệu xuất phát từ lỗi đo lường. Trong thực tế, các giá trị hiện nay là đúng và quy tắc sắp xếp năng lượng ''n + ℓ'' hóa ra là một xấp xỉ chứ không hoàn toàn chính xác.