The rule of Diagonal adalah prinsip konstruksi yang memungkinkan menggambarkan konfigurasi elektronik atom atau ion, menurut energi setiap tingkat orbital atau energi. Dalam pengertian ini, distribusi elektronik dari setiap atom adalah unik dan diberikan oleh bilangan kuantum.
Angka-angka ini menentukan ruang tempat elektron kemungkinan besar berada (disebut orbital atom) dan juga menjelaskannya. Tiap bilangan kuantum terkait dengan properti orbital atom, yang membantu memahami karakteristik sistem atom melalui pengaturan elektronnya di dalam atom dan energinya.
Demikian pula, aturan diagonal (juga dikenal sebagai Aturan Madelung) didasarkan pada prinsip-prinsip lain yang mematuhi sifat elektron, untuk menggambarkan dengan tepat perilakunya dalam spesies kimia.
Untuk apa ini?
Prosedur ini didasarkan pada prinsip Aufbau, yang menyatakan bahwa dalam proses integrasi proton dengan inti atom (satu per satu), ketika unsur kimia terbentuk, elektron juga ditambahkan ke orbital atom.
Ini berarti, ketika sebuah atom atau ion berada dalam keadaan dasarnya, elektron menempati ruang yang tersedia di orbital atom menurut tingkat energinya.
Dengan menempati orbital, elektron pertama-tama ditempatkan pada tingkat yang memiliki energi lebih rendah dan kosong, dan kemudian elektron ditempatkan pada tingkat yang memiliki energi tertinggi.
Konfigurasi elektronik spesies kimia
Demikian pula, aturan ini digunakan untuk mendapatkan pemahaman yang cukup akurat tentang konfigurasi elektronik spesies kimia unsur; yaitu unsur-unsur kimiawi ketika mereka berada dalam keadaan dasarnya.
Jadi, dengan memperoleh pemahaman tentang konfigurasi elektron yang ada di dalam atom, sifat-sifat unsur kimia dapat dipahami.
Memperoleh pengetahuan ini penting untuk deduksi atau prediksi properti ini. Demikian pula, informasi yang diberikan oleh prosedur ini membantu menjelaskan mengapa tabel periodik sangat cocok dengan penyelidikan elemen.
Apa aturan diagonal?
Meskipun aturan ini hanya berlaku untuk atom dalam keadaan dasarnya, ia bekerja cukup baik untuk elemen tabel periodik.
Prinsip pengecualian Pauli ditaati, yang menyatakan bahwa dua elektron yang berasal dari atom yang sama tidak dapat memiliki empat bilangan kuantum yang sama. Keempat bilangan kuantum ini menggambarkan setiap elektron yang ditemukan di atom.
Jadi, bilangan kuantum utama (n) menentukan tingkat energi (atau kulit) tempat elektron yang dipelajari berada dan bilangan kuantum azimut (ℓ) terkait dengan momentum sudut dan merinci bentuk orbital.
Begitu pula, bilangan kuantum magnetik (m ℓ ) menyatakan orientasi yang dimiliki orbital ini dalam ruang dan bilangan kuantum spin (m s ) menjelaskan arah rotasi yang ditunjukkan oleh elektron di sekitar sumbunya.
Lebih lanjut, aturan Hund menyatakan bahwa konfigurasi elektronik yang menunjukkan stabilitas terbesar di sublevel dianggap konfigurasi yang memiliki lebih banyak putaran dalam posisi paralel.
Dengan mematuhi prinsip-prinsip ini ditentukan bahwa distribusi elektron sesuai dengan diagram di bawah ini:
Dalam gambar ini nilai n sesuai dengan 1, 2, 3, 4…, menurut tingkat energi; dan nilai ℓ diwakili oleh 0, 1, 2, 3…, yang masing-masing setara dengan as, p, d dan f. Jadi keadaan elektron di orbital bergantung pada bilangan kuantum ini.
Contoh
Dengan mempertimbangkan uraian prosedur ini, beberapa contoh penerapannya diberikan di bawah ini.
Pertama-tama, untuk mendapatkan distribusi kalium (K) elektronik nomor atomnya harus diketahui, yaitu 19; artinya, atom kalium memiliki 19 proton pada intinya dan 19 elektron. Menurut diagram, konfigurasinya diberikan sebagai 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 1 .
Konfigurasi atom polielektronik (yang memiliki lebih dari satu elektron dalam strukturnya) juga dinyatakan sebagai konfigurasi gas mulia sebelum atom ditambah elektron yang mengikutinya.
Misalnya, dalam kasus kalium ini juga dinyatakan sebagai 4s 1 , karena gas mulia sebelum kalium dalam tabel periodik adalah argon.
Contoh lain, tetapi dalam hal ini logam transisi, adalah merkuri (Hg) yang memiliki 80 elektron dan 80 proton pada intinya (Z = 80). Menurut skema konstruksi, konfigurasi elektronik lengkapnya adalah:
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 .
Seperti halnya kalium, konfigurasi merkuri dapat dinyatakan sebagai 4f 14 5d 10 6s 2 , karena gas mulia yang mendahuluinya dalam tabel periodik adalah xenon.
Pengecualian
Aturan diagonal dirancang untuk diterapkan hanya pada atom yang berada dalam keadaan fundamental dan dengan muatan listrik sama dengan nol; Artinya, sangat cocok digabungkan dengan elemen-elemen tabel periodik.
Namun, ada beberapa pengecualian yang memiliki deviasi penting antara distribusi elektronik yang diasumsikan dan hasil eksperimen.
Aturan ini didasarkan pada distribusi elektron ketika elektron berada di sublevel yang mematuhi aturan n + ℓ, yang berarti bahwa orbital yang memiliki magnitudo kecil n + ℓ diisi sebelum orbital yang menunjukkan besaran parameter ini lebih besar.
Sebagai pengecualian, elemen paladium, kromium, dan tembaga disajikan, yang konfigurasi elektroniknya diperkirakan tidak sesuai dengan apa yang diamati.
Menurut aturan ini, paladium harus memiliki distribusi elektronik yang sama dengan 5s 2 4d 8 , tetapi eksperimen menghasilkan satu sama dengan 4d 10 , yang menunjukkan bahwa konfigurasi paling stabil dari atom ini terjadi ketika subkulit 4d penuh; artinya, ia memiliki energi yang lebih rendah dalam kasus ini.
Demikian pula, atom kromium harus memiliki distribusi elektronik berikut: 4s 2 3d 4 . Namun, secara eksperimental diperoleh bahwa atom ini memperoleh konfigurasi 4s 1 3d 5 , yang menyiratkan bahwa keadaan energi yang lebih rendah (lebih stabil) terjadi ketika kedua sub-lapisan terisi sebagian.
Referensi
- Wikipedia. (sf). Prinsip Aufbau. Dipulihkan dari en.wikipedia.org
- Chang, R. (2007). Kimia, edisi kesembilan. Meksiko: McGraw-Hill.
- ThoughtCo. (sf). Definisi Aturan Madelung. Diperoleh dari thinkco.com
- LibreTexts. (sf). Prinsip Aufbau. Dipulihkan dari chem.libretexts.org
- Reger, DL, Goode, SR dan Ball, DW (2009). Kimia: Prinsip dan Praktek. Diperoleh dari books.google.co.ve