PRAVILO DIJAGONALA: ČEMU SLUŽI I PRIMJERI - KEMIJA - 2025

Pravilu dijagonala je konstrukcija princip koji omogućuje opisuje elektronički konfiguraciju atoma ili iona prema energiji svakog orbitalnog ili razinu energije. U tom je smislu elektronička raspodjela svakog atoma jedinstvena i dana je kvantnim brojevima.

Ovi brojevi definiraju prostor u kojem se elektroni najvjerojatnije nalaze (nazivaju se atomske orbitale) i opisuju ih. Svaki kvantni broj povezan je sa svojstvom atomske orbitale, što pomaže razumjeti karakteristike atomskog sustava rasporedom njihovih elektrona unutar atoma i njihovim energijama.

Slično tome, pravilo dijagonala (poznato i kao Madelung-ovo pravilo) temelji se na drugim principima koji slušaju prirodu elektrona, kako bi se pravilno opisalo njihovo ponašanje unutar kemijskih vrsta.

Čemu služi?

Ovaj postupak se temelji na Aufbau principu, koji kaže da se u procesu integracije protona u jezgru (jedan po jedan), kada se sastoje kemijski elementi, u atomske orbitale dodaju i elektroni.

To znači da, kada je atom ili ion u svom prizemnom stanju, elektroni zauzimaju raspoložive prostore atomske orbitale prema njihovoj energetskoj razini.

Zauzimajući orbitale, elektroni se prvo postavljaju u razine koje imaju nižu energiju i nisu zauzete, a zatim se nalaze u onima s najvišom energijom.

Elektroničke konfiguracije kemijskih vrsta

Slično tome, ovo se pravilo koristi za dobivanje prilično točnog razumijevanja elektroničkih konfiguracija elementarnih kemijskih vrsta; to jest kemijskih elemenata kad su u svom temeljnom stanju.

Dakle, dobivanjem razumijevanja konfiguracija elektrona prisutnih u atomima mogu se razumjeti svojstva kemijskih elemenata.

Sticanje ovog znanja ključno je za zaključak ili predviđanje ovih svojstava. Slično tome, informacije pružene ovim postupkom pomažu objasniti zašto se periodična tablica toliko dobro slaže s istraživanjima elemenata.

Koje je pravilo dijagonale?

Iako se ovo pravilo odnosi samo na atome u njihovom osnovnom stanju, ono djeluje prilično dobro za elemente periodične tablice.

Poštivano je Paulijevo načelo isključenja, koje kaže da dva elektrona koji pripadaju istom atomu nisu u mogućnosti posjedovati četiri jednaka kvantna broja. Ova četiri kvantna broja opisuju svaki od elektrona koji se nalaze u atomu.

Dakle, glavni kvantni broj (n) definira energetsku razinu (ili ljusku) u kojoj se proučavani elektron nalazi, a azimutni kvantni broj (ℓ) povezan je s momentom ugla i detaljno oblikuje oblik orbitale.

Isto tako, magnetski kvantni broj (m _ℓ) izražava orijentaciju koju ova orbitala ima u prostoru, a spin kvantni broj (m _s) opisuje smjer rotacije koji elektron predstavlja oko vlastite osi.

Nadalje, Hundovo pravilo izražava da se konfiguracija elektrona koja pokazuje najveću stabilnost u podvišenju smatra onom koja ima više okretaja u paralelnim položajima.

Pridržavajući se ovih načela utvrđeno je da je raspodjela elektrona u skladu sa donjim dijagramom:

Na ovoj slici vrijednosti n odgovaraju 1, 2, 3, 4…, prema energetskoj razini; a vrijednosti ℓ predstavljene su s 0, 1, 2, 3…, koje su jednake kao, p, d i f, respektivno. Dakle, stanje elektrona u orbitalima ovisi o ovim kvantnim brojevima.

Primjeri

Uzimajući u obzir opis ovog postupka, u nastavku su navedeni neki primjeri njegove primjene.

Na prvom mjestu, za dobivanje elektronske raspodjele kalija (K), mora se znati njegov atomski broj, koji iznosi 19; to jest, kalijev atom ima 19 protona u svom jezgru i 19 elektrona. Prema dijagramu, njegova konfiguracija je dana kao 1s ² 2s ² 2p ⁶ 3s ² 3p ⁶ 4s ¹.

Konfiguracije polielektronskih atoma (koji u svojoj strukturi imaju više od jednog elektrona) također su izražene kao konfiguracija plemenitog plina prije atoma plus elektrona koji ga prate.

Na primjer, u slučaju kalija izražava se i kao 4s ¹, jer je plemeniti plin prije kalija u periodičnoj tablici argon.

Drugi primjer, ali u ovom slučaju to je prijelazni metal, je živa (Hg) koja u svom jezgru ima 80 elektrona i 80 protona (Z = 80). Prema shemi izgradnje, njegova kompletna elektronička konfiguracija je:

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.

Kao i kod kalija, konfiguracija žive može se izraziti kao 4f ¹⁴ 5d ¹⁰ 6s ², jer je plemeniti plin koji joj prethodi u tablici perioda ksenon.

iznimke

Pravilo dijagonala zamišljeno je da se primjenjuje samo na atome koji su u temeljnom stanju i sa električnim nabojem jednakim nuli; to jest, vrlo je dobro spojeno s elementima periodičke tablice.

Međutim, postoje neke iznimke za koje postoje važna odstupanja između pretpostavljene elektroničke distribucije i eksperimentalnih rezultata.

Ovo se pravilo temelji na raspodjeli elektrona kada su oni smješteni u podvojinama koje podliježu n + ℓ pravilu, što implicira da su orbitale male veličine n + ℓ ispunjene prije onih koje pokazuju veću veličinu ovog parametra.

Kao iznimke, prikazani su elementi paladij, krom i bakar, od kojih su predviđene elektroničke konfiguracije koje se ne slažu s onim što je promatrano.

Prema ovom pravilu, paladij mora imati elektroničku raspodjelu jednaku 5s ² 4d ⁸, ali pokusi su dali jednaku 4d ¹⁰, što ukazuje da se najstabilnija konfiguracija ovog atoma događa kada je 4d podpolje puna; to jest, u ovom slučaju ima nižu energiju.

Slično tome, atom kroma trebao bi imati sljedeću elektroničku raspodjelu: 4s ² 3d ⁴. Međutim, eksperimentalno je ustanovljeno da ovaj atom dobiva konfiguraciju 4s ¹ 3d ⁵, što implicira da stanje niže energije (stabilnije) nastaje kada su obje poddjele djelomično napunjene.

Reference

1. Wikipedia. (SF). Aufbau princip. Oporavilo s en.wikipedia.org
2. Chang, R. (2007). Kemija, deveto izdanje. Meksiko: McGraw-Hill.
3. ThoughtCo. (SF). Definicija pravila Madelung-a. Preuzeto s thinkco.com
4. LibreTexts. (SF). Načelo Aufbaua. Oporavak s chem.libretexts.org
5. Reger, DL, Goode, SR i Ball, DW (2009). Kemija: načela i praksa. Dobiveno iz books.google.co.ve