REGEL DER DIAGONALEN: WOFÜR ES IST UND BEISPIELE - CHEMIE - 2025

Die Regel der Diagonalen ist ein Konstruktionsprinzip, das es ermöglicht, die elektronische Konfiguration eines Atoms oder Ions gemäß der Energie jedes Orbitals oder Energieniveaus zu beschreiben. In diesem Sinne ist die elektronische Verteilung jedes Atoms einzigartig und wird durch die Quantenzahlen angegeben.

Diese Zahlen definieren den Raum, in dem sich Elektronen am wahrscheinlichsten befinden (Atomorbitale genannt), und beschreiben sie auch. Jede Quantenzahl hängt mit einer Eigenschaft von Atomorbitalen zusammen, die hilft, die Eigenschaften von Atomsystemen durch die Anordnung ihrer Elektronen innerhalb des Atoms und in ihren Energien zu verstehen.

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

Wofür ist das?

Dieses Verfahren basiert auf dem Aufbau-Prinzip, das besagt, dass bei der Integration der Protonen in den Kern (nacheinander), wenn die chemischen Elemente zusammengesetzt sind, die Elektronen auch zu den Atomorbitalen hinzugefügt werden.

Dies bedeutet, dass Elektronen, wenn sich ein Atom oder Ion im Grundzustand befindet, die verfügbaren Räume der Atomorbitale entsprechend ihrem Energieniveau einnehmen.

Durch die Besetzung der Orbitale werden die Elektronen zuerst in die Ebenen gebracht, die eine niedrigere Energie haben und nicht besetzt sind, und dann befinden sie sich in den Ebenen mit der höchsten Energie.

Elektronische Konfigurationen chemischer Spezies

In ähnlicher Weise wird diese Regel verwendet, um ein ziemlich genaues Verständnis der elektronischen Konfigurationen elementarer chemischer Spezies zu erhalten. das heißt, die chemischen Elemente, wenn sie sich in ihrem Grundzustand befinden.

Durch ein Verständnis der Konfigurationen, die Elektronen in Atomen aufweisen, können die Eigenschaften chemischer Elemente verstanden werden.

Der Erwerb dieses Wissens ist für die Ableitung oder Vorhersage dieser Eigenschaften von wesentlicher Bedeutung. In ähnlicher Weise helfen die durch dieses Verfahren bereitgestellten Informationen zu erklären, warum das Periodensystem so gut mit Untersuchungen der Elemente übereinstimmt.

Was ist die Regel der Diagonalen?

Obwohl diese Regel nur für Atome im Grundzustand gilt, funktioniert sie für die Elemente des Periodensystems recht gut.

Das Pauli-Ausschlussprinzip wird eingehalten, wonach zwei Elektronen, die zum selben Atom gehören, nicht in der Lage sind, die vier gleichen Quantenzahlen zu besitzen. Diese vier Quantenzahlen beschreiben jedes der im Atom gefundenen Elektronen.

Somit definiert die Hauptquantenzahl (n) das Energieniveau (oder die Hülle), in dem sich das untersuchte Elektron befindet, und die azimutale Quantenzahl (ℓ) hängt mit dem Drehimpuls zusammen und gibt die Form des Orbitals an.

Ebenso drückt die magnetische Quantenzahl (m _ℓ ) die Orientierung aus, die dieses Orbital im Raum hat, und die Spinquantenzahl (m _s ) beschreibt die Drehrichtung, die das Elektron um seine eigene Achse darstellt.

Darüber hinaus drückt die Hundsche Regel aus, dass die Elektronenkonfiguration, die die größte Stabilität in einem Sublevel aufweist, als diejenige angesehen wird, die mehr Spins in parallelen Positionen aufweist.

Unter Befolgung dieser Prinzipien wurde festgestellt, dass die Verteilung der Elektronen dem unten gezeigten Diagramm entspricht:

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 sind als p, d bzw. f. Der Zustand der Elektronen in den Orbitalen hängt also von diesen Quantenzahlen ab.

Beispiele

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

Um die elektronische Verteilung von Kalium (K) zu erhalten, muss zunächst seine Ordnungszahl bekannt sein, die 19 beträgt. Das heißt, das Kaliumatom hat 19 Protonen in seinem Kern und 19 Elektronen. Gemäß dem Diagramm wird seine Konfiguration als 1s ² 2s ² 2p ⁶ 3s ² 3p ⁶ 4s ^{1 angegeben} .

Die Konfigurationen polyelektronischer Atome (die mehr als ein Elektron in ihrer Struktur haben) werden auch als Konfiguration des Edelgases vor dem Atom plus der darauf folgenden Elektronen ausgedrückt.

Zum Beispiel wird es im Fall von Kalium auch als 4s ¹ ausgedrückt , weil das Edelgas vor Kalium im Periodensystem Argon ist.

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

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 .

Wie bei Kalium kann die Konfiguration von Quecksilber als 4f ¹⁴ 5d ¹⁰ 6s ² ausgedrückt werden , da das im Periodensystem vorausgehende Edelgas Xenon ist.

Ausnahmen

Die Regel der Diagonalen soll nur auf Atome angewendet werden, die sich in einem Grundzustand befinden und deren elektrische Ladung gleich Null ist. das heißt, es ist sehr gut an die Elemente des Periodensystems gekoppelt.

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

Diese Regel basiert auf der Verteilung der Elektronen, wenn sie sich in den Unterebenen befinden, wobei die n + ℓ-Regel eingehalten wird. Dies impliziert, dass die Orbitale mit einer kleinen Größe von n + lle vor denen gefüllt werden, die eine größere Größe dieses Parameters aufweisen.

Als Ausnahmen werden die Elemente Palladium, Chrom und Kupfer vorgestellt, von denen elektronische Konfigurationen vorhergesagt werden, die nicht mit dem übereinstimmen, was beobachtet wird.

Nach dieser Regel muss Palladium eine elektronische Verteilung von 5s ² 4d ^{8 haben} , aber die Experimente ergaben eine gleich 4d ¹⁰ , was darauf hinweist, dass die stabilste Konfiguration dieses Atoms auftritt, wenn die 4d-Unterschale voll ist; das heißt, es hat in diesem Fall eine geringere Energie.

Ebenso sollte das Chromatom die folgende elektronische Verteilung haben: 4s ² 3d ⁴ . Experimentell wurde jedoch erhalten, dass dieses Atom die Konfiguration 4s ¹ 3d ⁵ annimmt, was impliziert, dass der Zustand niedrigerer Energie (stabiler) auftritt, wenn beide Unterschalen teilweise gefüllt sind.

Verweise

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2. Chang, R. (2007). Chemie, 9. Auflage. Mexiko: McGraw-Hill.
3. ThoughtCo. (sf). Madelungs Regeldefinition. Vonoughtco.com abgerufen
4. LibreTexts. (sf). Aufbauprinzip. Von chem.libretexts.org wiederhergestellt
5. Reger, DL, Goode, SR und Ball, DW (2009). Chemie: Prinzipien und Praxis. Erhalten von books.google.co.ve