Regel der Diagonalen Was es dient, was es beinhaltet, Beispiele

Diediagonale Regel ist ein Konstruktionsprinzip, das es erlaubt, die elektronische Konfiguration eines Atoms oder Ions entsprechend der Energie jedes Orbitals oder Energieniveaus zu beschreiben. In diesem Sinne ist die elektronische Verteilung jedes Atoms einzigartig und wird durch die Quantenzahlen gegeben.

Diese Zahlen definieren den Raum, in dem Elektronen am wahrscheinlichsten lokalisiert sind (Atomorbitale genannt) und beschreiben diese zusätzlich. Jede Quantenzahl hängt mit einer Eigenschaft von Atomorbitalen zusammen, die dazu beiträgt, die Eigenschaften atomarer Systeme durch die Anordnung ihrer Elektronen innerhalb des Atoms und in ihren Energien zu verstehen.

In ähnlicher Weise basiert die Regel der Diagonalen (auch bekannt als Madelung-Regel) auf anderen Prinzipien, die der Natur von Elektronen gehorchen, um ihr Verhalten innerhalb der chemischen Spezies korrekt zu beschreiben.

Index

• 1 Wozu dient es?
  • 1.1 Elektronische Konfigurationen chemischer Spezies
• 2 Was ist das?
• 3 Beispiele
• 4 Ausnahmen
• 5 Referenzen

Wofür ist es?

Dieses Verfahren basiert auf dem Aufbau-Prinzip, das besagt, dass bei dem Prozess der Integration der Protonen in den Kern (eins nach dem anderen), wenn die chemischen Elemente gebildet werden, die Elektronen gleichmäßig zu den Atomorbitalen addiert werden.

Das heißt, wenn ein Atom oder Ion in seinem Grundzustand ist, besetzen die Elektronen die verfügbaren Räume der Atomorbitale entsprechend ihrem Energieniveau.

Bei Besetzung der Orbitale werden die Elektronen zuerst in den Ebenen platziert, die eine niedrigere Energie haben und unbesetzt sind, um dann in den höheren Energieniveaus lokalisiert zu sein.

Elektronische Konfigurationen von chemischen Spezies

In gleicher Weise wird diese Regel verwendet, um ein ziemlich genaues Verständnis der elektronischen Konfigurationen der elementaren chemischen Spezies zu erhalten; das heißt, die chemischen Elemente, wenn sie in ihrem Grundzustand sind.

Indem man sich ein Bild von den Elektronenkonfigurationen in Atomen macht, kann man die Eigenschaften chemischer Elemente verstehen.

Der Erwerb dieses Wissens ist grundlegend für die Ableitung oder Vorhersage dieser Eigenschaften. In ähnlicher Weise erklären die Informationen dieses Verfahrens, warum das Periodensystem so gut mit den Untersuchungen der Elemente übereinstimmt.

Was ist das?

Obwohl diese Regel nur für Atome gilt, die sich in ihrem Grundzustand befinden, funktioniert sie für die Elemente des Periodensystems recht gut.

Das Pauli-Ausschließungsprinzip wird befolgt, das besagt, dass zwei Elektronen, die zum selben Atom gehören, die vier gleichen Quantenzahlen nicht besitzen können. Diese vier Quantenzahlen beschreiben jedes der Elektronen, die sich im Atom befinden.

So definiert die Hauptquantenzahl (n) das Energieniveau (oder die Schicht), in dem sich das untersuchte Elektron befindet, und die azimutale Quantenzahl ()) steht in Beziehung zum Drehimpuls und beschreibt die Form des Orbitals.

Ebenso ist die magnetische Quantenzahl (m_ℓ) drückt die Orientierung dieses Orbitals im Raum und die Quantenzahl des Spins aus (m_s) beschreibt die Rotationsrichtung des Elektrons um seine eigene Achse.

Hunds Regel besagt außerdem, dass die elektronische Konfiguration, die die größte Stabilität in einer Unterebene aufweist, als diejenige mit den meisten Spins in parallelen Positionen angesehen wird.

Unter Beachtung dieser Prinzipien wurde festgestellt, dass die Verteilung der Elektronen mit dem folgenden Diagramm übereinstimmt:

In diesem Bild entsprechen die Werte von n 1, 2, 3, 4 ..., entsprechend dem Energieniveau; und die Werte von l werden durch 0, 1, 2, 3 ... dargestellt, die äquivalent zu s, p, d bzw. f sind. Dann hängt der Zustand der Elektronen in den Orbitalen von diesen Quantenzahlen ab.

Beispiele

Unter Berücksichtigung der Beschreibung dieses Verfahrens werden nachstehend einige Beispiele für seine Anwendung angegeben.

Um die elektronische Verteilung von Kalium (K) zu erhalten, muss man zunächst seine Ordnungszahl wissen, die 19 ist; das heißt, das Kaliumatom hat 19 Protonen in seinem Kern und 19 Elektronen. Gemäß dem Diagramm ist seine Konfiguration als 1s angegeben²2s²2p⁶3s²3p⁶4s¹.

Die Konfigurationen von polyelektronischen Atomen (die mehr als ein Elektron in ihrer Struktur haben) werden auch als die Konfiguration des Edelgases vor dem Atom plus den darauf folgenden Elektronen ausgedrückt.

Zum Beispiel wird es im Fall von Kalium auch als [Ar] 4s ausgedrückt¹, weil das Edelgas vor Kalium im Periodensystem Argon ist.

Ein anderes Beispiel, aber in diesem Fall ist ein Übergangsmetall, das von Quecksilber (Hg), das 80 Elektronen und 80 Protonen in seinem Kern hat (Z = 80). Gemäß dem Konstruktionsschema ist die vollständige elektronische Konfiguration:

1s²2s²2p⁶3s²3p⁶4s²3d¹⁰4p⁶5s²4d¹⁰5p⁶6s²4f¹⁴5d¹⁰.

Wie bei Kalium kann die Konfiguration von Quecksilber als [Xe] 4f ausgedrückt werden¹⁴5d¹⁰6s², weil das Edelgas, das ihm im Periodensystem vorangeht, Xenon ist.

Ausnahmen

Die Regel der Diagonalen ist so ausgelegt, dass sie nur auf Atome angewendet wird, die sich in einem Grundzustand und mit einer elektrischen Ladung gleich Null befinden; das heißt, es passt sehr gut zu den Elementen des Periodensystems.

Es gibt jedoch einige Ausnahmen, bei denen wichtige Abweichungen zwischen der angenommenen elektronischen Verteilung und den experimentellen Ergebnissen bestehen.

Diese Regel basiert auf der Verteilung der Elektronen, die sich in den Unterebenen befinden, die der Regel n + obey gehorchen, was impliziert, dass Orbitale, die eine kleine n + 1 Größe haben, vor denen gefüllt werden, die eine größere Größe dieses Parameters zeigen.

Als Ausnahmen werden die Elemente Palladium, Chrom und Kupfer vorgestellt, von denen elektronische Konfigurationen vorhergesagt werden, die nicht mit den beobachteten übereinstimmen.

Gemäß dieser Regel muss Palladium eine elektronische Verteilung von [Kr] 5s haben²4d⁸, aber die Experimente ergaben ein gleich [Kr] 4d¹⁰, was anzeigt, dass die stabilste Konfiguration dieses Atoms auftritt, wenn die Unterschicht 4d voll ist; das heißt, es hat in diesem Fall eine niedrigere Energie.

In ähnlicher Weise sollte das Chromatom die folgende elektronische Verteilung haben: [Ar] 4s²3d⁴. Experimentell wurde jedoch erreicht, dass dieses Atom die Konfiguration [Ar] 4s annimmt¹3d⁵, was impliziert, dass der Zustand der geringsten Energie (stabiler) auftritt, wenn beide Teilschichten teilweise voll sind.

Referenzen

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2. Chang, R. (2007). Chemie, Neunte Ausgabe. Mexiko: McGraw-Hill.
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4. LibreTexte. (s.). Aufbau Prinzip. Von chem.libretexts.org abgerufen
5. Reger, D.L., Goode, S.R. und Ball, D.W. (2009). Chemie: Prinzipien und Praxis. Von books.google.co.ve abgerufen