Regra diagonal

Qual é a regra diagonal?

O Regra diagonal É um princípio de construção que permite descrever a configuração eletrônica de um átomo ou íon, de acordo com a energia de cada nível orbital ou de energia. Nesse sentido, a distribuição eletrônica de cada átomo é única e é dada por números quânticos.

Esses números definem o espaço onde é mais provável que localize elétrons (chamados orbitais atômicos) e também os descrevam. Cada número quântico refere -se a uma propriedade de orbitais atômicos, o que ajuda a entender as características dos sistemas atômicos pela disposição de seus elétrons dentro do átomo e suas energias.

Da mesma forma, a regra diagonal (também conhecida como regra de Madelung) baseia -se em outros princípios que obedecem à natureza dos elétrons, a fim de descrever corretamente seu comportamento dentro de espécies químicas.

Para que serve A regra diagonal?

Este procedimento é baseado no princípio da Aufbau, que afirma que, no processo de integração dos prótons no núcleo (um por um), quando os elementos químicos são constituídos, os elétrons são igualmente adicionados a orbitais atômicos.

Isso significa que, quando um átomo ou íons está em seu estado fundamental, os elétrons ocupam os espaços disponíveis de orbitais atômicos de acordo com seu nível de energia.

Ao ocupar os orbitais, os elétrons estão localizados pela primeira vez nos níveis que têm menos energia e estão desempregados e depois localizados na maior energia.

Configurações eletrônicas de espécies químicas

Da mesma forma, essa regra é usada para obter uma compreensão bastante precisa em termos de configurações eletrônicas de espécies químicas elementares; isto é, elementos químicos quando estão em seu estado fundamental.

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Portanto, ao adquirir a compreensão das configurações apresentadas por elétrons dentro dos átomos, as propriedades dos elementos químicos podem ser entendidos.

A aquisição desse conhecimento é essencial para a dedução ou previsão dessas propriedades. Da mesma forma, as informações fornecidas por este procedimento ajudam a explicar o motivo pelo qual a tabela periódica concorda tão bem com as investigações dos elementos.

Explicação

Embora esta regra se aplique apenas a átomos que estão em seu estado fundamental, funciona muito bem para os elementos da tabela periódica.

O princípio de exclusão de Pauli é obedecido, que afirma que dois elétrons que pertencem ao mesmo átomo são incapazes de possuir os quatro números quânticos iguais. Esses quatro números quânticos descrevem cada um dos elétrons encontrados no átomo.

Assim, o número quântico principal (n) define o nível de energia (ou camada) em que o elétron estudou e o número quântico azimutal (ℓ) está relacionado ao momento angular e detalha a forma do orbital.

Da mesma forma, o número quântico magnético (M_ℓ) Expressa a orientação que este orbital tem no número quântico e quântico de spin (M_s) Descreva a direção da curva que o elétron apresenta em torno de seu próprio eixo.

Além disso, a regra do SIND expressa que a configuração eletrônica que exibe a maior estabilidade em um sub -nível é considerada a que tem mais giros em posições paralelas.

Ao obedecer a esses princípios, foi determinado que a distribuição de elétrons atende ao diagrama mostrado abaixo:

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Nesta imagem, os valores de n correspondem a 1, 2, 3, 4 ..., de acordo com o nível de energia; e os valores ℓ são representados por 0, 1, 2, 3 ..., que é igual a S, P, D e F, respectivamente. Então, o estado dos elétrons nos orbitais depende desses números quânticos.

Exemplos

Levando em conta a descrição deste procedimento, alguns exemplos são fornecidos para aplicação.

Potássio

Primeiro, para obter a distribuição eletrônica de potássio (K), seu número atômico deve ser conhecido; isto é, o átomo de potássio tem 19 prótons em seu núcleo e 19 elétrons. De acordo com o diagrama, sua configuração é dada como 1s²2s²2 p⁶3s²3p⁶4s¹.

As configurações de átomos polieletrônicos (que têm mais de um elétron em sua estrutura) também são expressos como a configuração do gás nobre antes do átomo, além dos elétrons que o seguem.

Por exemplo, no caso do potássio, também é expresso como [AR] 4S¹, Porque o gás nobre antes do potássio na tabela periódica é o argônio.

Mercúrio

Outro exemplo, mas neste caso é um metal de transição, é o de Mercúrio (HG) que possui 80 elétrons e 80 prótons em seu núcleo (z = 80). De acordo com o esquema de construção, sua configuração eletrônica completa é:

1s²2s²2 p⁶3s²3p⁶4s²3d¹⁰4p⁶5s²4d¹⁰5 p⁶6s²4f¹⁴5 d¹⁰.

Da mesma maneira que com o potássio, a configuração de mercúrio pode ser expressa como [XE] 4F¹⁴5 d¹⁰6s², Porque o gás nobre que o precede na tabela periódica é o xenônio.

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Exceções

A regra diagonal foi projetada para ser aplicada apenas a átomos que estão em um estado fundamental e com carga elétrica igual a zero; isto é, os elementos da tabela periódica estão muito bem anexados.

No entanto, existem algumas exceções para as quais são apresentados desvios importantes entre a suposta distribuição eletrônica e os resultados experimentais.

Esta regra é baseada na distribuição de elétrons quando eles estão localizados nos sub -níveis que obedecem à regra N + ℓ, que implica que os orbitais que têm uma magnitude de n + ℓ pequenos são preenchidos antes daqueles que manifestam maior magnitude deste parâmetro.

Como exceções, o paládio, o cromo e os elementos de cobre são apresentados, dos quais são previstas configurações eletrônicas que não concordam com o que é observado.

De acordo com esta regra, o paládio deve ter uma distribuição eletrônica igual a [kr] 5s²4d⁸, Mas os experimentos jogaram um igual a [kr] 4d¹⁰, o que indica que a configuração mais estável desse átomo ocorre quando o subcap 4D está cheio; isto é, tem uma energia mais baixa neste caso.

Da mesma forma, o Chrome Atom deve ter a seguinte distribuição eletrônica: [AR] 4S²3d⁴. No entanto, experimentalmente foi obtido que este átomo adquire a configuração [AR] 4S¹3d⁵, o que implica que o estado de energia menor (mais estável) ocorre quando ambos os subcaps estão parcialmente cheios.