Regola diagonale

Qual è la regola diagonale?

IL Regola diagonale È un principio di costruzione che consente di descrivere la configurazione elettronica di un atomo o di un ione, secondo l'energia di ciascun livello orbitale o di energia. In questo senso, la distribuzione elettronica di ciascun atomo è unica ed è data da numeri quantistici.

Questi numeri definiscono lo spazio in cui è più probabile individuare gli elettroni (chiamati orbitali atomici) e anche descriverli. Ogni numero quantico si riferisce a una proprietà di orbitali atomici, che aiuta a comprendere le caratteristiche dei sistemi atomici da parte della disposizione dei loro elettroni all'interno dell'atomo e delle loro energie.

Allo stesso modo, la regola diagonale (nota anche come la regola di Madelung) si basa su altri principi che obbediscono alla natura degli elettroni, al fine di descrivere correttamente il loro comportamento all'interno delle specie chimiche.

Cosa serve La regola diagonale?

Questa procedura si basa sul principio di Aufbau, che afferma che nel processo di integrazione dei protoni al nucleo (uno per uno), quando sono costituiti elementi chimici, gli elettroni vengono ugualmente aggiunti agli orbitali atomici.

Ciò significa che, quando un atomo o un ione è nel suo stato fondamentale, gli elettroni occupano gli spazi disponibili degli orbitali atomici in base al loro livello di energia.

Quando occupano gli orbitali, gli elettroni vengono prima situati ai livelli che hanno meno energia e sono disoccupati e poi situati nella maggior parte dell'energia.

Configurazioni elettroniche di specie chimiche

Allo stesso modo, questa regola viene utilizzata per ottenere una comprensione abbastanza precisa in termini di configurazioni elettroniche di specie chimiche elementari; Cioè, elementi chimici quando sono nel loro stato fondamentale.

Pertanto, quando si acquisiscono la comprensione delle configurazioni presentate dagli elettroni all'interno degli atomi, le proprietà degli elementi chimici possono essere compresi.

L'acquisizione di questa conoscenza è essenziale per la detrazione o la previsione di queste proprietà. Allo stesso modo, le informazioni fornite da questa procedura aiutano a spiegare il motivo per cui la tabella periodica concorda così bene con le indagini degli elementi.

Spiegazione

Sebbene questa regola si applichi solo agli atomi che si trovano nel suo stato fondamentale, funziona abbastanza bene per gli elementi della tavola periodica.

Il principio di esclusione di Pauli è obbedito, che afferma che due elettroni che appartengono allo stesso atomo non sono in grado di possedere i quattro numeri quantici uguali. Questi quattro numeri quantici descrivono ciascuno degli elettroni trovati nell'atomo.

Pertanto, il numero quantico principale (N) definisce il livello di energia (o strato) in cui l'elettrone studiato e il numero quantico azimutale (ℓ) è correlato al momento angolare e descrive in dettaglio la forma dell'orbitale.

Allo stesso modo, il numero quantico magnetico (M_ℓ) Esprime l'orientamento che questo orbitale ha nel numero di spin quantico e quantico (M_S) Descrivi la direzione di svolta che l'elettrone presenta attorno al proprio asse.

Inoltre, la regola Sind esprime che la configurazione elettronica che mostra la massima stabilità in livello secondario è considerata quella che ha più giri in posizioni parallele.

Obbedendo a questi principi, è stato stabilito che la distribuzione di elettroni soddisfa il diagramma mostrato di seguito:

In questa immagine, i valori di N corrispondono a 1, 2, 3, 4 ..., secondo il livello di energia; e i valori ℓ sono rappresentati da 0, 1, 2, 3 ..., che equivale a S, P, D e F, rispettivamente. Quindi, lo stato degli elettroni negli orbitali dipende da questi numeri quantistici.

Esempi

Tenendo conto della descrizione di questa procedura, vengono forniti alcuni esempi per l'applicazione.

Potassio

Innanzitutto, per ottenere la distribuzione elettronica di potassio (k), il tuo numero atomico deve essere noto; Cioè, l'atomo di potassio ha 19 protoni nel suo nucleo e 19 elettroni. Secondo il diagramma, la sua configurazione è data come 1S²2s²2 p⁶3s²3p⁶4s¹.

Le configurazioni di atomi di polielectronic (che hanno più di un elettrone nella loro struttura) sono anche espresse come configurazione di gas nobile prima dell'atomo più gli elettroni che lo seguono.

Ad esempio, nel caso del potassio è anche espresso come [ar] 4s¹, Perché il gas nobile prima del potassio nella tavola periodica è argon.

Mercurio

Un altro esempio, ma in questo caso è un metallo di transizione, è quello di Mercurio (Hg) che ha 80 elettroni e 80 protoni nel suo nucleo (Z = 80). Secondo lo schema di costruzione, la sua configurazione elettronica completa è:

1s²2s²2 p⁶3s²3p⁶4s²3d¹⁰4p⁶5s²4d¹⁰5 p⁶6s²4f¹⁴5 D¹⁰.

Allo stesso modo con il potassio, la configurazione di mercurio può essere espressa come [xe] 4f¹⁴5 D¹⁰6s², Perché il gas nobile che lo precede nella tavola periodica è lo xeno.

Eccezioni

La regola diagonale è progettata per essere applicata solo agli atomi che si trovano in uno stato fondamentale e con carica elettrica pari a zero; cioè, gli elementi della tavola periodica sono molto bene.

Tuttavia, ci sono alcune eccezioni per le quali vengono presentate importanti deviazioni tra la presunta distribuzione elettronica e i risultati sperimentali.

Questa regola si basa sulla distribuzione di elettroni quando si trovano nei livelli secondari obbediscono alla regola n + ℓ, il che implica che gli orbitali che hanno una grandezza di n + ℓ piccoli sono riempiti prima di coloro che manifestano una maggiore magnitudine di questo parametro.

Come eccezioni, vengono presentati gli elementi di paladio, cromo e rame, di cui sono previste configurazioni elettroniche che non sono d'accordo con ciò che si osserva.

Secondo questa regola, il Paladio deve avere una distribuzione elettronica pari a [KR] 5S²4d⁸, Ma gli esperimenti hanno lanciato uguale a [Kr] 4D¹⁰, che indica che la configurazione più stabile di questo atomo si verifica quando il subcap 4D è pieno; cioè, ha un'energia inferiore in questo caso.

Allo stesso modo, l'atomo cromato dovrebbe avere la seguente distribuzione elettronica: [AR] 4s²3d⁴. Tuttavia, sperimentalmente è stato ottenuto che questo atomo acquisisce la configurazione [AR] 4s¹3d⁵, il che implica che lo stato di energia minore (più stabile) si verifica quando entrambi i subcap sono parzialmente pieni.