Règle des diagonales Ce qu'il sert, ce qu'il contient, des exemples

Lerègle diagonale est un principe de construction qui permet de décrire la configuration électronique d'un atome ou d'un ion, en fonction de l'énergie de chaque niveau orbital ou énergétique. En ce sens, la distribution électronique de chaque atome est unique et est donnée par les nombres quantiques.

Ces nombres définissent l'espace où les électrons sont le plus susceptibles d'être localisés (appelés orbitales atomiques) et, en outre, les décrivent. Chaque nombre quantique est lié à une propriété des orbitales atomiques, pour aider à comprendre les caractéristiques des systèmes atomiques par la disposition des électrons dans l'atome et son énergie.

De même, la règle de diagonales (également connue sous le nom Madelung règle) est fondée sur d'autres principes qui sont dus à la nature des électrons, afin de décrire correctement le comportement de ces espèces chimiques dans.

Index

• 1 Qu'est-ce que c'est?
  • 1.1 Configurations électroniques des espèces chimiques
• 2 Qu'est ce que c'est?
• 3 exemples
• 4 exceptions
• 5 références

A quoi ça sert?

Cette procédure est basée sur le principe de Aufbau, qui stipule que, dans le processus d'intégration du noyau du proton (un par un), lorsque les éléments chimiques sont formés, 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.

En occupant les orbitales, les électrons sont placés en premier dans les niveaux qui ont une énergie plus faible et sont inoccupés, pour ensuite être situés dans les niveaux d'énergie supérieurs.

Configurations électroniques d'espèces chimiques

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

Ainsi, en acquérant une compréhension des configurations que présentent les électrons dans les atomes, on peut comprendre les propriétés des éléments chimiques.

L'acquisition de ces connaissances est fondamentale pour la déduction ou la prédiction desdites propriétés. De même, les informations fournies par cette procédure permettent d’expliquer pourquoi le tableau périodique s’accorde si bien avec les investigations des éléments.

En quoi consiste?

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

Le principe d'exclusion de Pauli est respecté, qui stipule que deux électrons appartenant au même atome ne peuvent pas posséder les quatre nombres quantiques égaux. Ces quatre nombres quantiques décrivent chacun des électrons présents dans l'atome.

Ainsi, le nombre quantique principal (n) définit le niveau d'énergie (ou couche) dans laquelle l'électron étudié et azimutale numéro quantique (ℓ) est en relation avec le moment cinétique orbital et la forme détaillée est.

De même, le nombre quantique magnétique (m_ℓ) exprime l'orientation de cette orbitale dans l'espace et le nombre quantique de spin (m_s) décrit le sens de rotation de l’électron autour de son propre axe.

En outre, la règle de Hund indique que la configuration électronique qui présente une plus grande stabilité dans un sous-niveau est considéré comme celui qui a plus de tours dans des positions parallèles.

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

Dans cette image, les valeurs de n correspondent à 1, 2, 3, 4 ..., en fonction du niveau d'énergie; et les valeurs de ℓ sont représentées par 0, 1, 2, 3 ..., qui sont respectivement équivalentes à s, p, d et f. Ensuite, l'état des électrons dans les orbitales dépend de ces nombres quantiques.

Des exemples

Compte tenu de la description de cette procédure, des exemples sont donnés ci-dessous pour son application.

En premier lieu, pour obtenir la distribution électronique du potassium (K), il faut connaître son numéro atomique qui est 19; c'est-à-dire que l'atome de potassium a 19 protons dans son noyau et 19 électrons. Selon le schéma, sa configuration est donnée en 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶4s¹.

Les configurations des atomes polyélectroniques (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 par [Ar] 4s¹, parce que le gaz noble avant le potassium dans le tableau périodique est l’argon.

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

1s²2s²2p⁶3s²3p⁶4s²3d¹⁰4p⁶5s²4d¹⁰5p⁶6s²4f¹⁴5d¹⁰.

Comme pour le potassium, la configuration du mercure peut être exprimée par [Xe] 4f¹⁴5d¹⁰6s², parce que le gaz noble qui le précède dans le tableau périodique est le xénon.

Les exceptions

La règle des diagonales est conçu pour être appliqué seulement à des atomes qui sont à la charge de l'état fondamental et électrique égal à zéro; c'est-à-dire qu'elle s'accorde très bien avec les éléments du tableau périodique.

Cependant, il y a des exceptions pour lesquelles des écarts significatifs entre les résultats et la distribution électronique présumés expérimentaux sont présentés.

Cette règle est basée sur la répartition des électrons à localiser dans les sous-niveaux obéissant n + ℓ, ce qui implique que l'orbitale ayant une magnitude de n + petit ℓ sont remplis avant ceux qui montrent une plus grande amplitude de ce paramètre.

Par exception, les éléments de palladium, le chrome et le cuivre sont présents, dont les configurations électroniques qui ne correspondent pas à l'observé sont prévus.

Selon cette règle, le palladium doit avoir une distribution électronique égale à [Kr] 5s²4d⁸, mais les expériences ont donné un égal à [Kr] 4d¹⁰, ce qui indique que la configuration la plus stable de cet atome se produit lorsque la sous-couche 4d est pleine; c'est-à-dire qu'il a une énergie inférieure dans ce cas.

De même, l’atome de chrome doit 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 d'énergie le plus bas (plus stable) se produit lorsque les deux sous-couches sont partiellement remplies.

Références

1. Wikipedia. (s.f.) Principe Aufbau. Récupéré de en.wikipedia.org
2. Chang, R. (2007). Chimie, neuvième édition. Mexique: McGraw-Hill.
3. ThoughtCo. (s.f.) Définition de la règle de Madelung. Récupéré de thoughtco.com
4. LibreTexts. (s.f.) Principe Aufbau. Récupéré de chem.libretexts.org
5. Reger, D. L., Goode, S. R. et Ball, D. W. (2009). Chimie: principes et pratique. Récupéré de books.google.co.ve