REGEL VAN DIAGONALEN: WAAR HET VOOR IS EN VOORBEELDEN - CHEMIE

De regel van diagonalen is een constructieprincipe waarmee de elektronische configuratie van een atoom of ion kan worden beschreven, volgens de energie van elk orbitaal of energieniveau. In die zin is de elektronische distributie van elk atoom uniek en wordt deze bepaald door de kwantumgetallen.

Deze getallen definiëren de ruimte waar elektronen zich het meest waarschijnlijk bevinden (atomaire orbitalen genoemd) en beschrijven ze ook. Elk kwantumgetal is gerelateerd aan een eigenschap van atomaire orbitalen, die helpt om de kenmerken van atomaire systemen te begrijpen door de rangschikking van hun elektronen in het atoom en in hun energieën.

Evenzo is de regel van diagonalen (ook bekend als Madelung's Rule) gebaseerd op andere principes die de aard van elektronen gehoorzamen, om hun gedrag binnen chemische soorten correct te beschrijven.

Waar is het voor?

Deze procedure is gebaseerd op het Aufbau-principe, dat stelt dat tijdens het integratieproces van de protonen in de kern (één voor één), wanneer de chemische elementen zijn samengesteld, de elektronen ook aan de atoomorbitalen worden toegevoegd.

Dit betekent dat, wanneer een atoom of ion zich in de grondtoestand bevindt, elektronen de beschikbare ruimtes van de atoomorbitalen bezetten op basis van hun energieniveau.

Door de orbitalen te bezetten, worden de elektronen eerst op de niveaus geplaatst die een lagere energie hebben en niet bezet zijn, en dan bevinden ze zich in die met de hoogste energie.

Elektronische configuraties van chemische soorten

Evenzo wordt deze regel gebruikt om een redelijk nauwkeurig begrip te krijgen van de elektronische configuraties van elementaire chemische soorten; dat wil zeggen, de chemische elementen wanneer ze zich in hun fundamentele toestand bevinden.

Dus door inzicht te krijgen in de configuraties die elektronen in atomen aanwezig zijn, kunnen de eigenschappen van chemische elementen worden begrepen.

Het verwerven van deze kennis is essentieel voor het afleiden of voorspellen van deze eigenschappen. Evenzo helpt de informatie die door deze procedure wordt verstrekt, te verklaren waarom het periodiek systeem zo goed overeenkomt met onderzoek naar de elementen.

Wat is de regel van diagonalen?

Hoewel deze regel alleen van toepassing is op atomen in hun grondtoestand, werkt deze vrij goed voor de elementen van het periodiek systeem.

Het Pauli-uitsluitingsprincipe wordt nageleefd, dat stelt dat twee elektronen die tot hetzelfde atoom behoren niet in staat zijn om de vier gelijke kwantumgetallen te bezitten. Deze vier kwantumgetallen beschrijven elk van de elektronen die in het atoom worden aangetroffen.

Het belangrijkste kwantumgetal (n) definieert dus het energieniveau (of schil) waarin het bestudeerde elektron zich bevindt en het azimutale kwantumgetal (ℓ) is gerelateerd aan het impulsmoment en geeft details over de vorm van de orbitaal.

Evenzo drukt het magnetische kwantumgetal (m _ℓ ) de oriëntatie uit die deze orbitaal in de ruimte heeft en het spinkwantumgetal (m _s ) beschrijft de rotatierichting die het elektron rond zijn eigen as presenteert.

Bovendien drukt de regel van Hund uit dat de elektronenconfiguratie die de grootste stabiliteit vertoont in een subniveau, wordt beschouwd als degene met meer spins in parallelle posities.

Door deze principes te gehoorzamen, werd vastgesteld dat de verdeling van elektronen overeenkomt met het onderstaande diagram:

In deze afbeelding komen de waarden van n overeen met 1, 2, 3, 4…, volgens het energieniveau; en de waarden van ℓ worden weergegeven door 0, 1, 2, 3…, die equivalent zijn aan respectievelijk as, p, d en f. Dus de toestand van de elektronen in de orbitalen hangt af van deze kwantumgetallen.

Voorbeelden

Rekening houdend met de beschrijving van deze procedure, worden hieronder enkele voorbeelden voor de toepassing ervan gegeven.

Om de elektronische verdeling van kalium (K) te verkrijgen, moet in de eerste plaats het atoomnummer bekend zijn, namelijk 19; dat wil zeggen, het kaliumatoom heeft 19 protonen in zijn kern en 19 elektronen. Volgens het diagram wordt de configuratie weergegeven als 1s ² 2s ² 2p ⁶ 3s ² 3p ⁶ 4s ¹ .

De configuraties van poly-elektronische atomen (die meer dan één elektron in hun structuur hebben) worden ook uitgedrukt als de configuratie van het edelgas vóór het atoom plus de elektronen die erop volgen.

In het geval van kalium wordt het bijvoorbeeld ook uitgedrukt als 4s ¹ , omdat het edelgas vóór kalium in het periodiek systeem argon is.

Een ander voorbeeld, maar in dit geval is het een overgangsmetaal, is dat van kwik (Hg) dat 80 elektronen en 80 protonen in zijn kern heeft (Z = 80). Volgens het constructieschema is de volledige elektronische configuratie:

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 .

Net als bij kalium kan de configuratie van kwik worden uitgedrukt als 4f ¹⁴ 5d ¹⁰ 6s ² , omdat het edelgas dat eraan voorafgaat in het periodiek systeem xenon is.

Uitzonderingen

De regel van diagonalen is ontworpen om alleen te worden toegepast op atomen die zich in een fundamentele toestand bevinden en met een elektrische lading gelijk aan nul; dat wil zeggen, het is zeer goed gekoppeld aan de elementen van het periodiek systeem.

Er zijn echter enkele uitzonderingen waarvoor er belangrijke afwijkingen zijn tussen de veronderstelde elektronische distributie en de experimentele resultaten.

Deze regel is gebaseerd op de verdeling van de elektronen wanneer ze zich in de subniveaus bevinden, in overeenstemming met de n + ℓ-regel, wat impliceert dat de orbitalen met een kleine magnitude van n + lle worden gevuld vóór degenen die een grotere omvang van deze parameter vertonen.

Als uitzonderingen worden de elementen palladium, chroom en koper gepresenteerd, waarvan elektronische configuraties worden voorspeld die niet overeenkomen met wat wordt waargenomen.

Volgens deze regel moet palladium een elektronische distributie hebben die gelijk is aan 5s ² 4d ⁸ , maar de experimenten leverden er een op die gelijk is aan 4d ¹⁰ , wat aangeeft dat de meest stabiele configuratie van dit atoom optreedt wanneer de 4d-subshell vol is; dat wil zeggen, het heeft in dit geval een lagere energie.

Evenzo moet het chroomatoom de volgende elektronische distributie hebben: 4s ² 3d ⁴ . Experimenteel werd echter verkregen dat dit atoom de configuratie 4s ¹ 3d ⁵ verwerft , wat impliceert dat de toestand van lagere energie (stabieler) optreedt wanneer beide subschalen gedeeltelijk gevuld zijn.

Referenties

Wikipedia. (sf). Aufbau-principe. Opgehaald van en.wikipedia.org
Chang, R. (2007). Chemistry, negende editie. Mexico: McGraw-Hill.
ThoughtCo. (sf). De regeldefinitie van Madelung. Opgehaald van thoughtco.com
LibreTexts. (sf). Aufbau-principe. Opgehaald van chem.libretexts.org
Reger, DL, Goode, SR en Ball, DW (2009). Chemie: principes en praktijk. Opgehaald van books.google.co.ve

REGEL VAN DIAGONALEN: WAAR HET VOOR IS EN VOORBEELDEN - CHEMIE - 2026