ПРАВИЛО ДИАГОНАЛЕЙ: ДЛЯ ЧЕГО ОНО И ПРИМЕРЫ - ХИМИЯ - 2025

Правило диагоналей является принцип построения , что позволяет описывать электронную конфигурацию атома или иона, в соответствии с энергией каждого орбитального или энергетического уровня. В этом смысле электронное распределение каждого атома уникально и определяется квантовыми числами.

Эти числа определяют пространство, в котором наиболее вероятно расположены электроны (называемое атомными орбиталями), а также описывают их. Каждое квантовое число связано со свойством атомных орбиталей, которое помогает понять характеристики атомных систем по расположению их электронов внутри атома и по их энергии.

Точно так же правило диагоналей (также известное как правило Маделунга) основано на других принципах, которые подчиняются природе электронов, чтобы правильно описывать их поведение в пределах химических веществ.

Для чего это?

Эта процедура основана на принципе Ауфбау, который гласит, что в процессе интеграции протонов в ядро ​​(один за другим), когда химические элементы состоят из химических элементов, электроны также добавляются к атомным орбиталям.

Это означает, что, когда атом или ион находятся в основном состоянии, электроны занимают доступные пространства атомных орбиталей в соответствии с их уровнем энергии.

Занимая орбитали, электроны сначала располагаются на уровнях с наименьшей энергией и не заняты, а затем они располагаются на уровнях с наибольшей энергией.

Электронные конфигурации химических веществ

Точно так же это правило используется для получения достаточно точного понимания электронных конфигураций элементарных химических соединений; то есть химические элементы, когда они находятся в их основном состоянии.

Итак, получив понимание конфигураций, которые электроны присутствуют в атомах, можно понять свойства химических элементов.

Получение этих знаний необходимо для вывода или предсказания этих свойств. Точно так же информация, предоставленная этой процедурой, помогает объяснить, почему таблица Менделеева так хорошо согласуется с исследованиями элементов.

Какое правило диагоналей?

Хотя это правило применимо только к атомам в их основном состоянии, оно довольно хорошо работает для элементов периодической таблицы.

Соблюдается принцип исключения Паули, который гласит, что два электрона, принадлежащие одному и тому же атому, не могут иметь четыре равных квантовых числа. Эти четыре квантовых числа описывают каждый из электронов, находящихся в атоме.

Таким образом, главное квантовое число (n) определяет энергетический уровень (или оболочку), на котором находится исследуемый электрон, а азимутальное квантовое число (ℓ) связано с угловым моментом и детализирует форму орбитали.

Кроме того, магнитное квантовое число (м _ℓ ) выражает ориентацию , что эта орбиталь имеет в пространстве и спиновые квантовое число (м _ы ) описывает направление вращения , что электрон представляет вокруг своей собственной оси.

Более того, правило Хунда выражает, что электронная конфигурация, которая демонстрирует наибольшую стабильность на подуровне, считается конфигурацией, у которой больше спинов в параллельных положениях.

В соответствии с этими принципами было определено, что распределение электронов соответствует диаграмме, показанной ниже:

На этом изображении значения n соответствуют 1, 2, 3, 4… в соответствии с уровнем энергии; и значения ℓ представлены 0, 1, 2, 3…, которые эквивалентны as, p, d и f соответственно. Итак, состояние электронов на орбиталях зависит от этих квантовых чисел.

Примеры

Принимая во внимание описание этой процедуры, ниже приведены некоторые примеры ее применения.

Во-первых, чтобы получить электронное распределение калия (K), необходимо знать его атомный номер, который равен 19; то есть атом калия имеет 19 протонов в ядре и 19 электронов. Согласно схеме его конфигурация представлена ​​как 1s ² 2s ² 2p ⁶ 3s ² 3p ⁶ 4s ¹ .

Конфигурации полиэлектронных атомов (которые имеют более одного электрона в своей структуре) также выражаются как конфигурация благородного газа перед атомом плюс электроны, следующие за ним.

Например, в случае калия он также выражается как 4s ¹ , потому что благородный газ перед калием в периодической таблице представляет собой аргон.

Другой пример, но в данном случае это переходный металл, - это ртуть (Hg), которая имеет 80 электронов и 80 протонов в своем ядре (Z = 80). По конструктивной схеме его полная электронная конфигурация составляет:

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 .

Как и в случае с калием, конфигурация ртути может быть выражена как 4f ¹⁴ 5d ¹⁰ 6s ² , поскольку благородный газ, который предшествует ему в периодической таблице, - это ксенон.

Исключения

Правило диагоналей предназначено для применения только к атомам, которые находятся в фундаментальном состоянии и с электрическим зарядом, равным нулю; то есть он очень хорошо связан с элементами таблицы Менделеева.

Однако есть некоторые исключения, для которых есть существенные расхождения между предполагаемым электронным распределением и экспериментальными результатами.

Это правило основано на распределении электронов, когда они расположены на подуровнях, подчиняющихся правилу n + ℓ, из которого следует, что орбитали, имеющие небольшую величину n +, заполняются раньше орбиталей, которые показывают большую величину этого параметра.

В качестве исключения представлены элементы палладий, хром и медь, электронные конфигурации которых предсказаны, не согласующиеся с наблюдаемыми.

Согласно этому правилу, палладий должен иметь электронное распределение, равное 5s ² 4d ⁸ , но эксперименты дали одно, равное 4d ¹⁰ , что указывает на то, что наиболее стабильная конфигурация этого атома возникает, когда 4d подоболочка заполнена; то есть в этом случае он имеет меньшую энергию.

Аналогично, атом хрома должен иметь следующее электронное распределение: 4s ² 3d ⁴ . Однако экспериментально было получено, что этот атом приобретает конфигурацию 4s ¹ 3d ⁵ , из чего следует, что состояние более низкой энергии (более стабильное) возникает, когда обе подоболочки частично заполнены.

Ссылки

1. Wikipedia. (SF). Принцип Ауфбау. Получено с en.wikipedia.org
2. Чанг, Р. (2007). Химия, Девятое издание. Мексика: Макгроу-Хилл.
3. ThoughtCo. (SF). Определение правила Маделунга. Получено с thinkco.com
4. LibreTexts. (SF). Принцип Ауфбау. Восстановлено с сайта chem.libretexts.org
5. Регер, Д.Л., Гуд, С.Р. и Болл, Д.В. (2009). Химия: принципы и практика. Получено с books.google.co.ve