ПРАВИЛО НА ДИАГОНАЛИТЕ: ЗА КАКВО Е И ПРИМЕРИ - ХИМИЯ - 2025

На принципите на диагоналите е принцип конструкция, която позволява описва Електронната конфигурация на атом или йон, съгласно енергията на всяка орбитален или енергия ниво. В този смисъл електронното разпределение на всеки атом е уникално и се дава от квантовите числа.

Тези числа определят пространството, където най-вероятно се намират електрони (наречени атомни орбитали) и също ги описват. Всяко квантово число е свързано със свойство на атомните орбитали, което помага да се разберат характеристиките на атомните системи чрез подреждането на техните електрони в атома и в техните енергии.

По подобен начин правилото за диагоналите (известно още като Правилото на Madelung) се основава на други принципи, които се подчиняват на природата на електроните, за да се опише правилно тяхното поведение в рамките на химичните видове.

За какво е?

Тази процедура се основава на принципа на Ауфбау, който гласи, че в процеса на интегриране на протоните към ядрото (един по един), когато химическите елементи са съставени, електроните също се добавят към атомните орбитали.

Това означава, че когато един атом или йон е в своето основно състояние, електроните заемат наличните пространства на атомните орбитали според енергийното им ниво.

Заемайки орбиталите, електроните първо се поставят в нивата, които имат най-ниска енергия и са незаети, а след това се намират в тези с най-висока енергия.

Електронни конфигурации на химически видове

По подобен начин това правило се използва за получаване на доста точно разбиране на електронните конфигурации на елементарните химични видове; тоест химическите елементи, когато са в своето основно състояние.

Така че, придобивайки разбиране за конфигурациите, които присъстват електрони в атомите, свойствата на химичните елементи могат да бъдат разбрани.

Придобиването на тези знания е от съществено значение за изваждането или прогнозирането на тези свойства. По подобен начин информацията, предоставена от тази процедура, помага да се обясни защо периодичната таблица се съгласява толкова добре с проучванията на елементите.

Какво е правилото за диагоналите?

Въпреки че това правило важи само за атомите в тяхното основно състояние, то работи доста добре за елементите на периодичната таблица.

Спазва се принципът на изключване на Паули, който гласи, че два електрона, принадлежащи на един и същ атом, не са в състояние да притежават четирите равни квантови числа. Тези четири квантови числа описват всеки от електроните, открити в атома.

По този начин главното квантово число (n) определя енергийното ниво (или обвивка), в което се намира изследваният електрон, а азимуталното квантово число (ℓ) е свързано с ъгловия импулс и подробно определя формата на орбиталата.

По същия начин магнитното квантово число (m _ℓ) изразява ориентацията, която тази орбитала има в пространството, а спиновото квантово число (m _s) описва посоката на въртене, която електронът представя около собствената си ос.

Освен това, правилото на Хонд изразява, че електронната конфигурация, която проявява най-голяма стабилност в подравнина, се счита за тази, която има повече завъртания в паралелни позиции.

Спазвайки тези принципи беше установено, че разпределението на електроните отговаря на схемата, показана по-долу:

В това изображение стойностите на n съответстват на 1, 2, 3, 4…, според нивото на енергия; и стойностите на ℓ са представени с 0, 1, 2, 3…, които са еквивалентни съответно на, p, d и f. Значи състоянието на електроните в орбиталите зависи от тези квантови числа.

Примери

Като се вземе предвид описанието на тази процедура, някои примери за нейното прилагане са дадени по-долу.

На първо място, за да се получи електронното разпределение на калия (К), трябва да се знае неговият атомен номер, който е 19; тоест калиевият атом има 19 протона в ядрото си и 19 електрона. Според диаграмата конфигурацията му е дадена като 1s ² 2s ² 2p ⁶ 3s ² 3p ⁶ 4s ¹.

Конфигурациите на полиелектронните атоми (които имат повече от един електрон в своята структура) също се изразяват като конфигурация на благородния газ преди атома плюс електроните, които го следват.

Например, в случая на калий той се изразява също като 4s ¹, тъй като благородният газ преди калий в периодичната таблица е аргон.

Друг пример, но в случая това е преходен метал, е живакът (Hg), който има 80 електрона и 80 протона в ядрото си (Z = 80). Според схемата на строителството, неговата цялостна електронна конфигурация е:

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.

Както при калия, конфигурацията на живак може да се изрази като 4f ¹⁴ 5d ¹⁰ 6s ², тъй като благородният газ, който го предхожда в периодичната таблица, е ксенон.

Изключения

Правилото за диагоналите е проектирано да се прилага само за атоми, които са в основно състояние и с електрически заряд, равен на нула; тоест, той е много добре свързан с елементите на периодичната таблица.

Има обаче някои изключения, за които има важни отклонения между предполагаемото електронно разпределение и експерименталните резултати.

Това правило се основава на разпределението на електроните, когато те са разположени в подравнините, като се подчиняват на правилото n +,, което означава, че орбиталите с малка величина n + lle са запълнени преди тези, които показват по-голяма величина на този параметър.

Като изключения са представени елементите паладий, хром и мед, от които са предвидени електронни конфигурации, които не са съгласни с наблюдаваното.

Съгласно това правило, паладийът трябва да има електронно разпределение, равно на 5s ² 4d ⁸, но експериментите дават едно равно на 4d ¹⁰, което показва, че най-стабилната конфигурация на този атом се получава, когато 4d подподка е пълна; тоест тя има по-ниска енергия в този случай.

По същия начин, хромовият атом трябва да има следното електронно разпределение: 4s ² 3d ⁴. Обаче експериментално беше получено, че този атом придобива конфигурация 4s ¹ 3d ⁵, което означава, че състоянието на по-ниска енергия (по-стабилно) възниква, когато и двете подпокривни части са частично запълнени.

Препратки

1. Wikipedia. (SF). Принцип на Aufbau. Възстановено от en.wikipedia.org
2. Chang, R. (2007). Химия, Девето издание. Мексико: McGraw-Hill.
3. ThoughtCo. (SF). Определение за правило на Madelung. Извлечено от thinkco.com
4. LibreTexts. (SF). Принцип на Ауфбау. Възстановено от chem.libretexts.org
5. Reger, DL, Goode, SR и Ball, DW (2009). Химия: Принципи и практика. Получено от books.google.co.ve