DIAGONALREGEL: HVAD DET ER TIL OG EKSEMPLER - KEMI - 2025

Den regel af diagonaler er et konstruktionsprincip, der tillader at beskrive den elektroniske udformning af et atom eller ion, ifølge energien af hver orbital eller energiniveau. I denne forstand er den elektroniske distribution af hvert atom unik og gives af kvanttalene.

Disse tal definerer det rum, hvor det mest sandsynligt er, at elektroner befinder sig (kaldet atomiske orbitaler) og beskriver dem også. Hvert kvantetal er relateret til en egenskab af atomiske orbitaler, som hjælper med at forstå egenskaberne ved atomsystemer ved arrangementet af deres elektroner i atomet og i deres energier.

På samme måde er diagonalernes regel (også kendt som Madelungs regel) baseret på andre principper, der overholder elektronernes art for korrekt at beskrive deres opførsel inden for kemiske arter.

Hvad er det for?

Denne procedure er baseret på Aufbau-princippet, der siger, at i processen med integration af protoner til kernen (en efter en), når de kemiske elementer udgøres, tilføjes elektronerne også til de atomare orbitaler.

Dette betyder, at når et atom eller en ion er i sin jordtilstand, optager elektroner de tilgængelige rum i atombanerne i henhold til deres energiniveau.

Ved at optage orbitalerne befinder elektronerne sig først i de niveauer, der har den laveste energi og er ubesatte, og derefter befinder de sig i den højeste energi.

Elektroniske konfigurationer af kemiske arter

Tilsvarende bruges denne regel til at få en forholdsvis nøjagtig forståelse af de elektroniske konfigurationer af grundlæggende kemiske arter; det vil sige de kemiske elementer, når de er i deres grundlæggende tilstand.

Så ved at få en forståelse af de konfigurationer, som elektroner findes i atomer, kan kemiske elementers egenskaber forstås.

Erhvervelse af denne viden er afgørende for fradrag eller forudsigelse af disse egenskaber. Tilsvarende hjælper informationen, der leveres ved denne procedure, til at forklare, hvorfor den periodiske tabel stemmer overens med undersøgelserne af elementerne.

Hvad er reglen om diagonaler?

Selvom denne regel kun gælder for atomer i deres jordtilstand, fungerer den ganske godt for elementerne i det periodiske system.

Pauli-ekskluderingsprincippet overholdes, som siger, at to elektroner, der hører til det samme atom, ikke er i stand til at besidde de fire lige store kvanttal. Disse fire kvanttal beskriver hver af de elektroner, der findes i atomet.

Det primære kvantetal (n) definerer således energiniveauet (eller skallen), hvori det studerede elektron befinder sig, og det azimutale kvanttal (ℓ) er relateret til vinkelmomentet og specificerer formen på orbitalen.

Ligeledes magnetiske kvantetal (m _ℓ) udtrykker orienteringen at denne orbitale har i rummet og spin kvantetallet (m _s) beskriver rotationsretningen, at elektron præsenterer omkring sin egen akse.

Endvidere udtrykker Hunds regel, at elektronkonfigurationen, der udviser den største stabilitet i en underplan, betragtes som den, der har flere spins i parallelle positioner.

Ved at adlyde disse principper blev det bestemt, at fordelingen af ​​elektroner er i overensstemmelse med nedenstående diagram:

I dette billede svarer værdierne for n til 1, 2, 3, 4… i henhold til energiniveauet; og værdierne for ℓ er repræsenteret ved 0, 1, 2, 3…, som er ækvivalente med henholdsvis p, d og f. Så tilstanden af ​​elektronerne i orbitalerne afhænger af disse kvanttal.

eksempler

Under hensyntagen til beskrivelsen af ​​denne procedure er der eksempler på dens anvendelse nedenfor.

For det første, for at opnå den elektroniske distribution af kalium (K), skal dets atomnummer være kendt, hvilket er 19; det vil sige, at kaliumatom har 19 protoner i sin kerne og 19 elektroner. I henhold til diagrammet er dens konfiguration angivet som 1s ² 2s ² 2p ⁶ 3s ² 3p ⁶ 4s ¹.

Konfigurationer af polyelektroniske atomer (som har mere end et elektron i deres struktur) udtrykkes også som konfigurationen af ​​den ædel gas før atomet plus de elektroner, der følger.

For eksempel udtrykkes det i tilfælde af kalium også som 4s ¹, fordi ædelgassen før kalium i den periodiske tabel er argon.

Et andet eksempel, men i dette tilfælde er det et overgangsmetal, er kviksølv (Hg), der har 80 elektroner og 80 protoner i sin kerne (Z = 80). I henhold til konstruktionsplanen er dens komplette elektroniske konfiguration:

1s ² 2s ² 2p ⁶ 3s ² 3p ⁶ 4s ² 3d ¹⁰ 4p ⁶ 5s ² 4d ¹⁰ 5p ⁶ 6s ² 4f ¹⁴ 5d ¹⁰.

Som med kalium kan konfigurationen af ​​kviksølv udtrykkes som 4f ¹⁴ 5d ¹⁰ 6s ², fordi den ædel gas, der går forud for det i den periodiske tabel, er xenon.

Undtagelser

Reglen om diagonaler er designet til kun at blive anvendt på atomer, der er i en grundlæggende tilstand og med en elektrisk ladning lig med nul; det vil sige, det er meget godt forbundet med elementerne i det periodiske system.

Der er dog nogle undtagelser, for hvilke der er vigtige afvigelser mellem den antagede elektroniske distribution og de eksperimentelle resultater.

Denne regel er baseret på fordelingen af ​​elektronerne, når de er placeret i under niveauerne, der adlyder n + ℓ-reglen, hvilket indebærer, at orbitaler, der har en lille styrke på n + ℓ, udfyldes før dem, der viser en større størrelse af denne parameter.

Som undtagelser præsenteres elementerne palladium, chrom og kobber, hvoraf elektroniske konfigurationer er forudsagt, som ikke stemmer overens med det, der observeres.

I henhold til denne regel skal palladium have en elektronisk distribution, der er lig med 5s ² 4d ⁸, men eksperimenterne gav en lig med 4d ¹⁰, hvilket indikerer, at den mest stabile konfiguration af dette atom finder sted, når 4d subshell er fuld; det vil sige, det har en lavere energi i dette tilfælde.

På lignende måde bør kromatom have følgende elektroniske distribution: 4s ² 3d ⁴. Imidlertid blev det eksperimentelt opnået, at dette atom erhverver konfigurationen 4s ¹ 3d ⁵, hvilket indebærer, at staten med lavere energi (mere stabil) forekommer, når begge underlag delvis er fyldt.

Referencer

1. Wikipedia. (Sf). Aufbau-princip. Gendannet fra en.wikipedia.org
2. Chang, R. (2007). Kemi, niende udgave. Mexico: McGraw-Hill.
3. ThoughtCo. (Sf). Madelungs regel definition. Hentet fra thoughtco.com
4. LibreTexts. (Sf). Aufbau-princip. Gendannes fra chem.libretexts.org
5. Reger, DL, Goode, SR og Ball, DW (2009). Kemi: Principper og praksis. Erhvervet fra books.google.co.ve