Az átlók szabálya egy szerkezeti elv, amely lehetővé teszi egy atom vagy ion elektronikus konfigurációjának leírását az egyes pályák vagy energiaszintek energiája szerint. Ebben az értelemben az atomok elektronikus eloszlása egyedi, és a kvantumszámok adják meg.
Ezek a számok meghatározzák azt a helyet, amelyben az elektronok valószínűleg elhelyezkednek (atom atomok). Mindegyik kvantum az atomi pályák tulajdonságához kapcsolódik, amely segít megérteni az atomi rendszerek tulajdonságait az atomokon belüli elektronok és energiáik elrendezésével.
Hasonlóképpen, az átlók szabálya (más néven Madelung's Rule) más elveken alapszik, amelyek engedelmeskednek az elektronok természetének annak érdekében, hogy helyesen leírhassák viselkedésüket a kémiai fajokon belül.
Mire való?
Ez az eljárás az Aufbau elvén alapul, amely kimondja, hogy a protonok atommagba történő integrációjának folyamatában (egyenként), amikor a kémiai elemek kialakulnak, az elektronokat az atompályákhoz is hozzáadják.
Ez azt jelenti, hogy amikor egy atom vagy ion alapállapota van, az elektronok energiaszintjük szerint elfoglalják az atompályák rendelkezésre álló tereit.
A pályák elfoglalásával az elektronokat először az alacsonyabb energiájú és ki nem töltött szintekre helyezik, majd a legnagyobb energiájú energiákon helyezkednek el.
Vegyi fajok elektronikus konfigurációja
Hasonlóképpen, ezt a szabályt az elemi kémiai fajok elektronikus konfigurációjának meglehetősen pontos megértésére használják; vagyis a kémiai elemek alapállapotukban vannak.
Tehát, ha megértjük az atomokon belüli elektronok konfigurációinak megértését, megérthetjük a kémiai elemek tulajdonságait.
Ezen ismeretek megszerzése elengedhetetlen ezen tulajdonságok levonásához vagy előrejelzéséhez. Hasonlóképpen, az ezen eljárás által szolgáltatott információk segítik annak magyarázatát, hogy a periódusos rendszer miért pontosan felel meg az elemek vizsgálatának.
Mi az átlós szabály?
Bár ez a szabály csak az atomjaikra vonatkozik alapállapotban, ez a periódusos rendszer elemeire meglehetősen jól működik.
Betartják a Pauli kizárás elvét, amely kimondja, hogy két azonos atomhoz tartozó elektron nem képes a négy azonos számú kvantumszámmal rendelkezni. Ez a négy kvantumszám leírja az atomban található elektronok mindegyikét.
Így az (n) fő kvantum meghatározza azt az energiaszintet (vagy héjat), amelyben a vizsgált elektron található, és az azimutális kvantumszám (ℓ) kapcsolódik a szögmozgáshoz, és részletezi a pálya alakját.
Hasonlóképpen, a mágneses kvantumszám (m ℓ) kifejezi a tájolást, hogy ez orbitális van a térben, és a spin kvantumszám (m ok) leírja a forgásirány, hogy az elektron bemutatja a saját tengelye körül.
Ezenkívül Hund szabálya azt fejezi ki, hogy az elektronkonfigurációt, amely az alsó szakaszban a legnagyobb stabilitást mutatja, úgy kell tekinteni, amely több párhuzamos helyzetben forog.
Ezen alapelvek betartásával megállapítottuk, hogy az elektronok eloszlása megfelel az alábbi ábra:
Ebben a képen az n értéke 1, 2, 3, 4… értéknek felel meg, az energiaszintnek megfelelően; és ℓ értékeit 0, 1, 2, 3… képviseli, amelyek egyenértékűek p, d és f értékkel. Tehát az elektronok állapota az orbitális csatornákon ezen kvantumszámoktól függ.
Példák
Figyelembe véve ennek az eljárásnak a leírását, az alábbiakban néhány példát mutatunk be annak alkalmazására.
Először is, hogy a kálium (K) elektronikus eloszlását megkapjuk, meg kell ismerni annak atomszámát, amely 19; vagyis a kálium atomnak 19 protonja van a magjában és 19 elektron. Az ábra szerint konfigurációja 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 1.
A polioelektronikus atomok (amelyek szerkezetében egynél több elektron van) konfigurációját a nemesgáz konfigurációjaként fejezzük ki az atom előtt, valamint az azt követő elektronok előtt.
Például kálium esetében azt is 4s 1- ben fejezik ki, mivel a periódusos táblázatban a kálium előtti nemesgáz argon.
Egy másik példa, de ebben az esetben ez egy átmeneti fém. A higany (Hg), amelynek magjában 80 elektron és 80 proton van (Z = 80). Az építési terv szerint teljes elektronikus konfigurációja:
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.
A káliumhoz hasonlóan a higany konfigurációja 4f 14 5d 10 6s 2 -ben is kifejezhető, mivel a periódusos táblázatban megelőző nemesgáz a xenon.
Kivételek
Az átlós szabályt úgy tervezték, hogy csak az atomokra vonatkozzon, amelyek alapvető állapotban vannak és nulla elektromos töltéssel rendelkeznek; vagyis nagyon jól kapcsolódik a periódusos rendszer elemeihez.
Van azonban néhány kivétel, amelynél jelentős eltérések vannak a feltételezett elektronikus eloszlás és a kísérleti eredmények között.
Ez a szabály az elektronok eloszlásán alapszik, amikor az n + ℓ szabályt betartó alsíkokban helyezkednek el, ami azt sugallja, hogy a kis n + ℓ nagyságrendű keringési pályák meg vannak töltve azok előtt, amelyek ezen paraméter nagyobb nagyságát mutatják.
Kivételként a palládium, a króm és a réz elemeket mutatjuk be, amelyeknek az elektronikus konfigurációja várhatóan nem egyezik megfigyelttel.
E szabály értelmében, palládium kell egy elektronikus elosztó egyenlő a 5s 2 4d 8, de a kísérletek eredményeképpen egy egyenlő a 4d 10, ami azt jelzi, hogy a legstabilabb konfigurációt ezen atom akkor jelentkezik, amikor a 4d alburok tele; vagyis ebben az esetben alacsonyabb az energiája.
Hasonlóképpen, a króm atomnak a következő elektronikus eloszlással kell rendelkeznie: 4s 2 3d 4. Kísérletileg azonban azt kaptuk, hogy ez az atom megkapja a 4s 1 3d 5 konfigurációt, ami azt jelenti, hogy az alacsonyabb energiaszint (stabilabb) állapot akkor fordul elő, ha mindkét alréteg részlegesen meg van töltve.
Irodalom
- Wikipedia. (Sf). Az Aufbau-elv. Helyreállítva az en.wikipedia.org webhelyről
- Chang, R. (2007). Kémia, kilencedik kiadás. Mexikó: McGraw-Hill.
- ThoughtCo. (Sf). Madelung szabályának meghatározása. Visszakeresve a gondolat.hu webhelyről
- LibreTexts. (Sf). Az Aufbau-elv. Helyreállítva a chem.libretexts.org webhelyről
- Reger, DL, Goode, SR és Ball, DW (2009). Kémia: alapelvek és gyakorlat. A (z) books.google.co webhelyről szerezhető be