Règle diagonale

Quelle est la règle diagonale?

La Règle diagonale Il s'agit d'un principe de construction qui permet de décrire la configuration électronique d'un atome ou d'un ion, selon l'énergie de chaque niveau orbital ou énergétique. En ce sens, la distribution électronique de chaque atome est unique et est donnée par des nombres quantiques.

Ces chiffres définissent l'espace où il est plus susceptible de localiser les électrons (appelés orbitales atomiques) et les décrivent également. Chaque nombre quantique concerne une propriété d'orbitales atomiques, qui aide à comprendre les caractéristiques des systèmes atomiques par la disposition de leurs électrons dans l'atome et leurs énergies.

De même, la règle diagonale (également connue sous le nom de règle de Madelung) est basée sur d'autres principes qui obéissent à la nature des électrons, afin de décrire correctement leur comportement au sein des espèces chimiques.

Pourquoi est-ce La règle diagonale?

Cette procédure est basée sur le principe d'Aufbau, qui indique que dans le processus d'intégration des protons au noyau (un par un), lorsque des éléments chimiques sont constitués, les électrons sont également ajoutés aux orbitales atomiques.

Cela signifie que, lorsqu'un atome ou un ion est dans son état fondamental, les électrons occupent les espaces disponibles des orbitales atomiques en fonction de leur niveau d'énergie.

Lorsque vous occupez les orbitales, les électrons sont d'abord situés aux niveaux qui ont moins d'énergie et sont au chômage, puis situés dans le plus d'énergie.

Configurations électroniques d'espèces chimiques

De la même manière, cette règle est utilisée pour obtenir une compréhension assez précise en termes de configurations électroniques d'espèces chimiques élémentaires; c'est-à-dire des éléments chimiques lorsqu'ils sont dans leur état fondamental.

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Ainsi, lors de l'acquisition de compréhension des configurations présentées par des électrons dans les atomes, les propriétés des éléments chimiques peuvent être comprises.

L'acquisition de ces connaissances est essentielle pour la déduction ou la prédiction de ces propriétés. De même, les informations fournies par cette procédure contribuent à expliquer la raison pour laquelle le tableau périodique est si bien d'accord avec les enquêtes sur les éléments.

Explication

Bien que cette règle ne s'applique qu'aux atomes qui sont dans son état fondamental, il fonctionne assez bien pour les éléments du tableau périodique.

Le principe d'exclusion de Pauli est obéi, qui stipule que deux électrons qui appartiennent au même atome sont incapables de posséder les quatre nombres quantiques égaux. Ces quatre nombres quantiques décrivent chacun des électrons trouvés dans l'atome.

Ainsi, le principal nombre quantique (n) définit le niveau d'énergie (ou de couche) dans lequel l'électron a étudié et le nombre quantique azimutal (ℓ) est lié au moment angulaire et détaille la forme de l'orbital.

De même, le nombre quantique magnétique (m_ℓ) Exprime l'orientation que cette orbitale a dans le numéro quantum et quantum (m (m_s) Décrivez la direction de virage que l'électron présente autour de son propre axe.

De plus, la règle Sind exprime que la configuration électronique qui présente la plus grande stabilité d'un sous-niveau est considérée comme celle qui a le plus de spins dans des positions parallèles.

En obéissant à ces principes, il a été déterminé que la distribution des électrons répond au diagramme ci-dessous:

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Dans cette image, les valeurs de n correspondent à 1, 2, 3, 4 ..., selon le niveau d'énergie; et les valeurs ℓ sont représentées par 0, 1, 2, 3 ..., qui équivaut à S, P, D et F, respectivement. Ensuite, l'état des électrons dans les orbitales dépend de ces nombres quantiques.

Exemples

Compte tenu de la description de cette procédure, puis quelques exemples sont donnés pour l'application.

Potassium

Premièrement, pour obtenir la distribution électronique du potassium (K), votre nombre atomique doit être connu; c'est-à-dire que l'atome de potassium a 19 protons dans son noyau et 19 électrons. Selon le diagramme, sa configuration est donnée comme 1²2s²2 P⁶3s²3p⁶4s¹.

Les configurations d'atomes poliélectroniques (qui ont plus d'un électron dans leur structure) sont également exprimées comme la configuration du gaz noble avant l'atome plus les électrons qui le suivent.

Par exemple, dans le cas du potassium, il est également exprimé en [ar] 4S¹, Parce que le gaz noble avant le potassium dans le tableau périodique est l'argon.

Mercure

Un autre exemple, mais dans ce cas, c'est un métal de transition, est celui du mercure (Hg) qui a 80 électrons et 80 protons dans son noyau (z = 80). Selon le schéma de construction, sa configuration électronique complète est:

1²2s²2 P⁶3s²3p⁶4s²3D^dix4p⁶5s²4d^dix5 P⁶6s²4F¹⁴5 D^dix.

De la même manière qu'avec le potassium, la configuration du mercure peut être exprimée comme [XE] 4F¹⁴5 D^dix6s², Parce que le gaz noble qui le précède dans le tableau périodique est le xénon.

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Des exceptions

La règle diagonale est conçue pour être appliquée uniquement aux atomes qui sont dans un état fondamental et avec une charge électrique égale à zéro; c'est-à-dire que les éléments du tableau périodique sont très bien attachés.

Cependant, il existe quelques exceptions pour lesquelles des écarts importants sont présentés entre la distribution électronique supposée et les résultats expérimentaux.

Cette règle est basée sur la distribution des électrons lorsqu'ils sont situés dans les sous-niveaux obéissant à la règle N + ℓ, ce qui implique que les orbitales qui ont une amplitude de n + ℓ Small sont remplies avant que ceux qui manifestent une plus grande ampleur de ce paramètre.

À titre d'exceptions, les éléments du paladium, du chrome et du cuivre sont présentés, dont les configurations électroniques sont prévues qui ne sont pas d'accord avec ce qui est observé.

Selon cette règle, le paladium doit avoir une distribution électronique égale à [KR] 5S²4d⁸, Mais les expériences ont lancé un égal à [kr] 4d^dix, ce qui indique que la configuration la plus stable de cet atome se produit lorsque la sous-rampe 4D est pleine; c'est-à-dire qu'il a une énergie plus faible dans ce cas.

De même, l'atome de chrome devrait avoir la distribution électronique suivante: [AR] 4S²3D⁴. Cependant, expérimentalement, il a été obtenu que cet atome acquiert la configuration [AR] 4S¹3D⁵, ce qui implique que l'état de l'énergie mineure (plus stable) se produit lorsque les deux sous-cacs sont partiellement pleins.