Quy tắc của các đường chéo Những gì nó phục vụ, những gì nó bao gồm, các ví dụ

các quy tắc đường chéo là một nguyên tắc xây dựng cho phép mô tả cấu hình điện tử của một nguyên tử hoặc ion, theo năng lượng của từng quỹ đạo hoặc mức năng lượng. Theo nghĩa này, phân phối điện tử của mỗi nguyên tử là duy nhất và được cho bởi các số lượng tử.

Những con số này xác định không gian nơi các electron có khả năng được định vị nhiều nhất (được gọi là quỹ đạo nguyên tử) và, ngoài ra, mô tả chúng. Mỗi số lượng tử có liên quan đến một tính chất của các quỹ đạo nguyên tử, giúp hiểu được các đặc tính của các hệ nguyên tử bằng cách sắp xếp các electron của chúng trong nguyên tử và trong năng lượng của chúng.

Theo cách tương tự, quy tắc đường chéo (còn được gọi là Quy tắc Madelung) dựa trên các nguyên tắc khác tuân theo bản chất của các điện tử, để mô tả chính xác hành vi của các chất này trong các loài hóa học.

Chỉ số

• 1 Nó dùng để làm gì??
  • 1.1 Cấu hình điện tử của các loài hóa học
• 2 Nó bao gồm những gì??
• 3 ví dụ
• 4 trường hợp ngoại lệ
• 5 tài liệu tham khảo

Nó dùng để làm gì??

Quy trình này dựa trên nguyên lý Aufbau, quy định rằng trong quá trình tích hợp các proton với hạt nhân (từng cái một), khi các nguyên tố hóa học được cấu thành, các electron được thêm vào quỹ đạo nguyên tử.

Điều này có nghĩa là, khi một nguyên tử hoặc ion ở trạng thái cơ bản, các electron chiếm không gian có sẵn của các quỹ đạo nguyên tử theo mức năng lượng của chúng.

Khi chiếm các quỹ đạo, các electron được đặt đầu tiên ở các mức có năng lượng thấp hơn và không có người, sau đó được đặt ở năng lượng cao hơn.

Cấu hình điện tử của các loài hóa học

Theo cách tương tự, quy tắc này được sử dụng để có được sự hiểu biết khá chính xác về cấu hình điện tử của các loài hóa học cơ bản; đó là các nguyên tố hóa học khi chúng ở trạng thái cơ bản.

Vì vậy, bằng cách có được sự hiểu biết về các cấu hình mà các electron có trong nguyên tử, người ta có thể hiểu được các tính chất của các nguyên tố hóa học.

Có được kiến ​​thức này là cơ bản cho việc khấu trừ hoặc dự đoán các thuộc tính nói trên. Tương tự, thông tin được cung cấp bởi quy trình này giúp giải thích lý do tại sao bảng tuần hoàn đồng ý với việc điều tra các yếu tố.

Nó bao gồm những gì??

Mặc dù quy tắc này chỉ áp dụng cho các nguyên tử ở trạng thái cơ bản, nhưng nó hoạt động khá tốt đối với các yếu tố của bảng tuần hoàn.

Nguyên tắc loại trừ Pauli được tuân theo, trong đó tuyên bố rằng hai electron thuộc cùng một nguyên tử không thể sở hữu bốn số lượng tử bằng nhau. Bốn số lượng tử này mô tả từng electron trong nguyên tử.

Do đó, số lượng tử chính (n) xác định mức năng lượng (hoặc lớp) trong đó electron được nghiên cứu nằm và số lượng tử phương vị (ℓ) có liên quan đến động lượng góc và chi tiết hình dạng của quỹ đạo.

Tương tự như vậy, số lượng tử từ tính (m_ℓ) biểu thị sự định hướng của quỹ đạo đó trong không gian và số lượng spin của lượng tử (m_s) mô tả hướng quay của electron xung quanh trục của chính nó.

Ngoài ra, quy tắc của Hund thể hiện rằng cấu hình điện tử thể hiện sự ổn định cao hơn ở cấp độ phụ được coi là có nhiều vòng quay ở các vị trí song song.

Bằng cách tuân theo các nguyên tắc này, người ta đã xác định rằng sự phân bố của các điện tử tuân thủ theo sơ đồ dưới đây:

Trong ảnh này, các giá trị của n tương ứng với 1, 2, 3, 4 ..., theo mức năng lượng; và các giá trị của được biểu thị bằng 0, 1, 2, 3 ... tương ứng với s, p, d và f, tương ứng. Vì vậy, trạng thái của các electron trong quỹ đạo phụ thuộc vào các số lượng tử này.

Ví dụ

Có tính đến mô tả của quy trình này, một số ví dụ được đưa ra dưới đây cho ứng dụng của nó.

Ở nơi đầu tiên, để có được sự phân phối điện tử của kali (K), người ta phải biết số nguyên tử của nó là 19; đó là nguyên tử kali có 19 proton trong hạt nhân và 19 electron. Theo sơ đồ, cấu hình của nó được đưa ra là 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶4 giây¹.

Các cấu hình của các nguyên tử đa điện tử (có nhiều hơn một electron trong cấu trúc của chúng) cũng được biểu thị bằng cấu hình của khí hiếm trước nguyên tử cộng với các electron theo sau nó.

Ví dụ, trong trường hợp kali, nó cũng được biểu thị là [Ar] 4s¹, bởi vì khí hiếm trước kali trong bảng tuần hoàn là argon.

Một ví dụ khác, nhưng trong trường hợp này là kim loại chuyển tiếp, là thủy ngân (Hg) có 80 electron và 80 proton trong hạt nhân của nó (Z = 80). Theo sơ đồ xây dựng, cấu hình điện tử hoàn chỉnh của nó là:

1 giây²2s²2p⁶3s²3p⁶4 giây²3d¹⁰4p⁶5 giây²4ngày¹⁰5p⁶6 giây²4f¹⁴5ngày¹⁰.

Cũng như kali, cấu hình của thủy ngân có thể được biểu thị dưới dạng [Xe] 4f¹⁴5ngày¹⁰6 giây², bởi vì khí cao quý đi trước nó trong bảng tuần hoàn là xenon.

Ngoại lệ

Quy tắc của các đường chéo được thiết kế để chỉ áp dụng cho các nguyên tử ở trạng thái cơ bản và có điện tích bằng 0; nghĩa là, nó rất phù hợp với các yếu tố của bảng tuần hoàn.

Tuy nhiên, có một số trường hợp ngoại lệ có những sai lệch quan trọng giữa phân phối điện tử được cho là và kết quả thử nghiệm..

Quy tắc này dựa trên sự phân bố của các electron được đặt ở các cấp con tuân theo quy tắc n +, ngụ ý rằng các quỹ đạo có độ lớn n + được điền trước khi các biểu hiện cường độ lớn hơn của tham số này.

Như các trường hợp ngoại lệ, các nguyên tố palladi, crom và đồng được trình bày, trong đó các cấu hình điện tử được dự đoán không phù hợp với quan sát.

Theo quy tắc này, palađi phải có phân phối điện tử bằng [Kr] 5s²4ngày⁸, nhưng các thí nghiệm mang lại tương đương với [Kr] 4d¹⁰, cho biết cấu hình ổn định nhất của nguyên tử này xảy ra khi lớp phụ 4d đầy; đó là, có năng lượng thấp hơn trong trường hợp này.

Tương tự, nguyên tử crom nên có phân phối điện tử sau: [Ar] 4s²3d⁴. Tuy nhiên, thực tế người ta đã thu được rằng nguyên tử này có được cấu hình [Ar] 4s¹3d⁵, trong đó ngụ ý rằng trạng thái năng lượng thấp hơn (ổn định hơn) xảy ra khi cả hai lớp con đều đầy một phần.

Tài liệu tham khảo

1. Wikipedia. (s.f.). Nguyên tắc Aufbau. Lấy từ en.wikipedia.org
2. Chang, R. (2007). Hóa học, phiên bản thứ chín. Mexico: Đồi McGraw.
3. NghĩCo. (s.f.). Định nghĩa quy tắc của Madelung. Lấy từ thinkco.com
4. LibreTexts. (s.f.). Nguyên tắc Aufbau. Lấy từ chem.libretexts.org
5. Reger, D. L., Goode, S. R. và Ball, D. W. (2009). Hóa học: Nguyên tắc và thực hành. Lấy từ sách.google.com.vn