Diagonaler Rule: Hva den tjener, hva den inneholder, eksempler
Diagonalregelen er et konstruksjonsprinsipp som gjør det mulig å beskrive den elektroniske konfigurasjonen av et atom eller ion, i henhold til energien til hvert orbitalt eller energinivå. I denne forstand er den elektroniske fordeling av hvert atom unik og er gitt av kvante tallene.
Disse tallene definerer rommet der elektroner mest sannsynlig er plassert (kalt atomorbitaler) og i tillegg beskriver dem. Hvert kvante tall er knyttet til en egenskap av atomorbitaler, som bidrar til å forstå kjennetegnene til atomsystemene ved å arrangere sine elektroner i atom og i deres energier.
På samme måte er regelen av diagonalene (også kjent som Madelungs regel) basert på andre prinsipper som adlyder elektronernes natur for å kunne beskrive disse oppførselenes virkemåte innenfor kjemiske arter.
Hva er det for?
Denne prosedyren er basert på Aufbau-prinsippet, som sier at i integrasjonsprosessen av protonene til kjernen (en om gangen), når de kjemiske elementene utgjøres, blir elektronene tilsatt likt atomatomene.
Dette betyr at når et atom eller ion er i sin jordtilstand, okkuperer elektronene de tilgjengelige romene i atomorbitalene i henhold til deres energinivå.
Når du bruker orbitaler, plasseres elektronene først i nivåene som har mindre energi og er ubebodd, da de ligger i høyere energinivå.
Elektroniske konfigurasjoner av kjemiske arter
På samme måte brukes denne regelen til å oppnå en ganske presis forståelse av de elektroniske konfigurasjonene av de elementære kjemiske artene; det vil si de kjemiske elementene når de er i jordtilstand.
Så, ved å skaffe seg en forståelse av konfigurasjonene som elektroner finnes i atomer, kan man forstå egenskapene til kjemiske elementer.
Å skaffe denne kunnskapen er grunnleggende for fradrag eller prediksjon av nevnte egenskaper. På samme måte bidrar informasjonen fra denne prosedyren til å forklare hvorfor det periodiske tabellen stemmer så godt med undersøkelsene av elementene.
Hva består det av?
Selv om denne regelen bare gjelder atomer som er i grunntilstand, fungerer det ganske bra for elementene i det periodiske bordet.
Pauli-prinsippet om utelukkelse adlydes, som sier at to elektroner som tilhører det samme atom, ikke er i stand til å besitte de fire like kvantetallene. Disse fire kvante tallene beskriver hver av elektronene som er i atomet.
Således definerer hovedkvantumet (n) nivået på energi (eller lag) hvor elektronen studeres, og azimuthal kvantumet (1) er relatert til vinkelmomentet og detaljer om formens form.
På samme måte uttrykker det magnetiske kvantumet (m ℓ ) orienteringen til det orbitalet i rommet, og kvantetallet av spin (m s ) beskriver rotasjonsretningen som elektronen har rundt sin egen akse.
I tillegg fastslår Hunds regel at den elektroniske konfigurasjonen som viser størst stabilitet i et undernivå anses å være den som har mest spinn i parallelle posisjoner.
Ved å adlyde disse prinsippene ble det bestemt at fordelingen av elektronene stemmer overens med diagrammet som er vist nedenfor:
I dette bildet svarer verdiene til n til 1, 2, 3, 4 ..., i henhold til energinivået; og verdiene av 1 er representert ved 0, 1, 2, 3 ..., som er ekvivalente med henholdsvis p, dyf. Så avhenger tilstanden til elektronene i orbitaler av disse kvante tallene.
eksempler
Ta hensyn til beskrivelsen av denne prosedyren, er noen eksempler gitt nedenfor for dens anvendelse.
For å få den elektroniske distribusjonen av kalium (K) må man for det første vite sitt atomnummer som er 19; det vil si at kaliumatomet har 19 protoner i kjernen og 19 elektroner. I følge diagrammet er konfigurasjonen gitt som 1s22s22p63s23p64s1.
Konfigurasjonene av polyelektroniske atomer (som har mer enn en elektron i deres struktur) er også uttrykt som konfigurasjonen av edelgassen før atomet pluss elektronene som følger den.
For eksempel, når det gjelder kalium, uttrykkes det også som [Ar] 4s1, fordi den edelgassen som foregår kalium i det periodiske bordet er argon.
Et annet eksempel, men i dette tilfellet er et overgangsmetall, er det for kvikksølv (Hg) som har 80 elektroner og 80 protoner i kjernen (Z = 80). I henhold til konstruksjonsordningen er den komplette elektroniske konfigurasjonen:
1s22s22p63s23p64s23d104p65s24d105p66s24f145d10.
Som med kalium, kan kvikksølvkonfigurasjonen uttrykkes som [Xe] 4f145d106s2, fordi den edelgassen som ligger foran det i periodiske tabellen, er xenon.
unntakene
Regelen på diagonalene er utformet for kun å brukes på atomer som er i en grunnleggende tilstand og med en elektrisk ladning lik null; det passer til det godt med elementene i det periodiske bordet.
Det er imidlertid noen unntak for hvilke det er viktige avvik mellom den antatte elektroniske distribusjonen og de eksperimentelle resultatene.
Denne regelen er basert på fordelingen av elektroner som skal ligge i delnivåene som adlyder regelen n + ℓ, noe som innebærer at orbitaler som har en liten n + ℓ-størrelse, er fylt før de som viser en større størrelsesorden av denne parameteren.
Som unntak presenteres elementene palladium, krom og kobber, hvorav elektroniske konfigurasjoner er spådd som ikke stemmer overens med det observerte.
I følge denne regelen må palladium ha en elektronisk fordeling lik [Kr] 5s24d8, men forsøkene viste en lik [Kr] 4d10, noe som indikerer at den mest stabile konfigurasjonen av dette atomet oppstår når underlaget 4d er fullt; det vil si at den har en lavere energi i dette tilfellet.
På samme måte bør kromatomet ha følgende elektroniske distribusjon: [Ar] 4s23d4. Imidlertid ble det oppnådd eksperimentelt at dette atomet oppnår konfigurasjonen [Ar] 4s13d5, hvilket innebærer at tilstanden av lavere energi (mer stabil) oppstår når begge dellagene er delvis fulle.
