REGUŁA PRZEKĄTNYCH: DO CZEGO SŁUŻY I PRZYKŁADY - CHEMIA - 2026

Zasada przekątnych jest zasada budowy, który umożliwia opis konfiguracji elektronowej atomu lub jonu, w zależności od energii każdego poziomu orbitalnego lub energii. W tym sensie elektroniczna dystrybucja każdego atomu jest wyjątkowa i jest określona przez liczby kwantowe.

Liczby te określają przestrzeń, w której najprawdopodobniej znajdują się elektrony (zwane orbitaliami atomowymi), a także je opisują. Każda liczba kwantowa jest powiązana z właściwością orbitali atomowych, która pomaga zrozumieć charakterystykę układów atomowych poprzez rozmieszczenie ich elektronów w atomie i ich energie.

Podobnie, reguła przekątnych (znana również jako reguła Madelunga) opiera się na innych zasadach, które są zgodne z naturą elektronów, aby poprawnie opisać ich zachowanie w gatunkach chemicznych.

Po co to jest?

Procedura ta oparta jest na zasadzie Aufbau, która mówi, że w procesie integracji protonów z jądrem (jeden po drugim), gdy tworzą się pierwiastki chemiczne, elektrony są również dodawane do orbitali atomowych.

Oznacza to, że gdy atom lub jon są w stanie podstawowym, elektrony zajmują dostępne przestrzenie orbitali atomowych zgodnie z ich poziomem energii.

Zajmując orbitale, elektrony najpierw znajdują się na poziomach o najniższej energii i są niezajęte, a następnie na poziomach o najwyższej energii.

Elektroniczne konfiguracje związków chemicznych

Podobnie, ta reguła jest używana do uzyskania dość dokładnego zrozumienia konfiguracji elektronicznych pierwiastków chemicznych; to znaczy pierwiastki chemiczne, gdy są w stanie podstawowym.

Tak więc, dzięki zrozumieniu konfiguracji elektronów obecnych w atomach, można zrozumieć właściwości pierwiastków chemicznych.

Zdobycie tej wiedzy jest niezbędne do wnioskowania lub przewidywania tych właściwości. Podobnie informacje dostarczone przez tę procedurę pomagają wyjaśnić, dlaczego układ okresowy tak dobrze zgadza się z badaniami pierwiastków.

Jaka jest zasada przekątnych?

Chociaż ta reguła dotyczy tylko atomów w ich stanie podstawowym, działa całkiem nieźle w przypadku elementów układu okresowego.

Przestrzegana jest zasada wykluczenia Pauliego, która mówi, że dwa elektrony należące do tego samego atomu nie są w stanie posiadać czterech równych liczb kwantowych. Te cztery liczby kwantowe opisują każdy z elektronów znajdujących się w atomie.

Zatem główna liczba kwantowa (n) określa poziom energii (lub powłokę), w której znajduje się badany elektron, a azymutalna liczba kwantowa (ℓ) jest związana z momentem pędu i wyszczególnia kształt orbity.

Podobnie magnetyczna liczba kwantowa (m _ℓ ) wyraża orientację, jaką ten orbital ma w przestrzeni, a spinowa liczba kwantowa (m _s ) opisuje kierunek obrotu, jaki elektron przedstawia wokół własnej osi.

Ponadto reguła Hunda mówi, że konfigurację elektronów, która wykazuje największą stabilność w podpoziomie, uważa się za taką, która ma więcej spinów w pozycjach równoległych.

Przestrzegając tych zasad ustalono, że rozkład elektronów jest zgodny z poniższym diagramem:

Na tym rysunku wartości n odpowiadają 1, 2, 3, 4…, w zależności od poziomu energii; a wartości ℓ są reprezentowane przez 0, 1, 2, 3…, które są równoważne odpowiednio z as, p, d i f. Zatem stan elektronów na orbitalach zależy od tych liczb kwantowych.

Przykłady

Biorąc pod uwagę opis tej procedury, poniżej podano kilka przykładów jej zastosowania.

Po pierwsze, aby otrzymać rozkład elektronowy potasu (K), należy znać jego liczbę atomową, która wynosi 19; to znaczy atom potasu ma w jądrze 19 protonów i 19 elektronów. Zgodnie ze schematem jego konfiguracja jest podana jako 1s ² 2s ² 2p ⁶ 3s ² 3p ⁶ 4s ¹ .

Konfiguracje atomów polielektronicznych (które mają więcej niż jeden elektron w swojej strukturze) są również wyrażone jako konfiguracja gazu szlachetnego przed atomem plus elektronów, które za nim podążają.

Na przykład w przypadku potasu jest on również wyrażany jako 4s ¹ , ponieważ gaz szlachetny przed potasem w układzie okresowym to argon.

Innym przykładem, ale w tym przypadku jest to metal przejściowy, to rtęć (Hg), która ma 80 elektronów i 80 protonów w swoim jądrze (Z = 80). Zgodnie ze schematem konstrukcyjnym jego pełna konfiguracja elektroniczna to:

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 .

Podobnie jak w przypadku potasu, konfigurację rtęci można wyrazić jako 4f ¹⁴ 5d ¹⁰ 6s ² , ponieważ gaz szlachetny, który ją poprzedza w układzie okresowym, to ksenon.

Wyjątki

Reguła przekątnych jest przeznaczona do stosowania tylko do atomów, które są w stanie podstawowym i mają ładunek elektryczny równy zero; to znaczy jest bardzo dobrze sprzężony z elementami układu okresowego.

Jednak są pewne wyjątki, w przypadku których istnieją istotne odchylenia między założonym rozkładem elektronicznym a wynikami eksperymentów.

Zasada ta opiera się na rozkładzie elektronów, gdy znajdują się one na podpoziomach zgodnie z regułą n + ℓ, co oznacza, że ​​orbitale o małej wielkości n + ℓ są wypełnione przed tymi, które wykazują większą wielkość tego parametru.

Jako wyjątki przedstawiono pierwiastki pallad, chrom i miedź, dla których przewiduje się konfiguracje elektroniczne, które nie są zgodne z obserwowanymi.

Zgodnie z tą zasadą pallad musi mieć rozkład elektroniczny równy 5s ² 4d ⁸ , ale eksperymenty dały wynik równy 4d ¹⁰ , co wskazuje, że najbardziej stabilna konfiguracja tego atomu występuje, gdy podpowłoka 4d jest pełna; to znaczy ma w tym przypadku niższą energię.

Podobnie atom chromu powinien mieć następujący rozkład elektroniczny: 4s ² 3d ⁴ . Jednak eksperymentalnie uzyskano, że atom ten przybiera konfigurację 4s ¹ 3d ⁵ , co oznacza, że ​​stan o niższej energii (bardziej stabilny) występuje, gdy obie podwarstwy są częściowo wypełnione.

Bibliografia

1. Wikipedia. (sf). Zasada Aufbau. Odzyskany z en.wikipedia.org
2. Chang, R. (2007). Chemia, wydanie dziewiąte. Meksyk: McGraw-Hill.
3. ThoughtCo. (sf). Definicja reguły Madelunga. Pobrane z thinkco.com
4. LibreTexts. (sf). Zasada Aufbau. Odzyskany z chem.libretexts.org
5. Reger, DL, Goode, SR and Ball, DW (2009). Chemia: zasady i praktyka. Uzyskane z books.google.co.ve