Regra das Diagonais O que isso serve, o que ele consiste, Exemplos

Oregra diagonal é um princípio de construção que permite descrever a configuração eletrônica de um átomo ou íon, de acordo com a energia de cada nível orbital ou de energia. Nesse sentido, a distribuição eletrônica de cada átomo é única e é dada pelos números quânticos.

Esses números definem o espaço onde os elétrons são mais propensos a se localizar (chamados orbitais atômicos) e, além disso, os descrevem. Cada número quântico está relacionado a uma propriedade de orbitais atômicos, o que ajuda a entender as características dos sistemas atômicos pelo arranjo de seus elétrons dentro do átomo e em suas energias.

Da mesma forma, a regra das diagonais (também conhecida como Regra de Madelung) é baseada em outros princípios que obedecem à natureza dos elétrons, a fim de descrever corretamente o comportamento destes dentro das espécies químicas.

Índice

• 1 O que é isso?
  • 1.1 Configurações eletrônicas de espécies químicas
• 2 O que é isso?
• 3 exemplos
• 4 exceções
• 5 referências

Para que serve?

Este procedimento é baseado no princípio Aufbau, que afirma que no processo de integração dos prótons ao núcleo (um por um), quando os elementos químicos são constituídos, os elétrons são adicionados igualmente aos orbitais atômicos.

Isto significa que, quando um átomo ou íon está em seu estado fundamental, os elétrons ocupam os espaços disponíveis dos orbitais atômicos de acordo com seu nível de energia.

Ao ocupar os orbitais, os elétrons são colocados em primeiro lugar nos níveis que têm energia mais baixa e estão desocupados, para depois se situarem nos níveis mais altos de energia.

Configurações eletrônicas de espécies químicas

Da mesma forma, essa regra é usada para obter uma compreensão bastante precisa das configurações eletrônicas das espécies químicas elementares; isto é, os elementos químicos quando estão no estado fundamental.

Assim, adquirindo uma compreensão das configurações que os elétrons apresentam dentro dos átomos, pode-se entender as propriedades dos elementos químicos.

Adquirir esse conhecimento é fundamental para a dedução ou predição de tais propriedades. Da mesma forma, as informações fornecidas por este procedimento ajudam a explicar por que a tabela periódica concorda tão bem com as investigações dos elementos.

Em que consiste?

Embora esta regra se aplique apenas aos átomos que estão em seu estado fundamental, ela funciona muito bem para os elementos da tabela periódica.

O princípio de exclusão de Pauli é obedecido, o qual afirma que dois elétrons pertencentes ao mesmo átomo são incapazes de possuir os quatro números quânticos iguais. Esses quatro números quânticos descrevem cada um dos elétrons que estão no átomo.

Assim, o principal número quântico (n) define o nível de energia (ou camada) em que o elétron estudado está localizado e o número quântico azimutal (ℓ) está relacionado ao momento angular e detalha a forma do orbital.

Da mesma forma, o número quântico magnético (m_ℓ) expressa a orientação desse orbital no espaço e o número quântico de spin (m_sdescreve a direção de rotação do elétron em torno de seu próprio eixo.

Além disso, a regra de Hund afirma que a configuração eletrônica que exibe a maior estabilidade em um subnível é considerada a que possui mais spins em posições paralelas.

Obedecendo a esses princípios, determinou-se que a distribuição dos elétrons obedece ao diagrama mostrado abaixo:

Nesta imagem os valores de n correspondem a 1, 2, 3, 4 ..., de acordo com o nível de energia; e os valores de ℓ são representados por 0, 1, 2, 3 ..., que são equivalentes a s, p, d e f, respectivamente. Então, o estado dos elétrons nos orbitais depende desses números quânticos.

Exemplos

Levando em consideração a descrição deste procedimento, alguns exemplos são fornecidos abaixo para sua aplicação.

Em primeiro lugar, para obter a distribuição eletrônica de potássio (K), deve-se conhecer seu número atômico, que é 19; isto é, o átomo de potássio tem 19 prótons em seu núcleo e 19 elétrons. De acordo com o diagrama, sua configuração é dada como 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶4s¹.

As configurações de átomos polieletrônicos (que têm mais de um elétron em sua estrutura) também são expressas como a configuração do gás nobre antes do átomo mais os elétrons que o seguem.

Por exemplo, no caso do potássio, também é expresso como [Ar] 4s¹, porque o gás nobre anterior ao potássio na tabela periódica é o argônio.

Outro exemplo, mas neste caso é um metal de transição, é o mercúrio (Hg) que tem 80 elétrons e 80 prótons em seu núcleo (Z = 80). De acordo com o esquema de construção, sua configuração eletrônica completa é:

1s²2s²2p⁶3s²3p⁶4s²3d¹⁰4p⁶5s²4d¹⁰5p⁶6s²4f¹⁴5d¹⁰.

Tal como acontece com o potássio, a configuração do mercúrio pode ser expressa como [Xe] 4f¹⁴5d¹⁰6s², porque o gás nobre que o precede na tabela periódica é o xenônio.

Exceções

A regra das diagonais destina-se a ser aplicados apenas a átomos que estão no estado fundamental e eléctrico carga igual a zero; isto é, combina muito bem com os elementos da tabela periódica.

No entanto, há excepções para que os desvios significativas entre os resultados da distribuição electrónica supostas e experimentais são apresentados.

Esta regra baseia-se na distribuição de elétrons sejam localizados nos subníveis obedecendo a + ℓ n, o que implica que o orbital tendo uma magnitude de n + pequena ℓ são preenchidos antes de aqueles que mostram maior magnitude deste parâmetro.

Como excepções, elementos de paládio, crómio e cobre estão presentes, dos quais configurações electrónicas que não combinam com o observado são previstos.

De acordo com esta regra, o paládio deve ter uma distribuição eletrônica igual a [Kr] 5s²4d⁸, mas os experimentos renderam um igual a [Kr] 4d¹⁰, que indica que a configuração mais estável deste átomo ocorre quando a sub camada 4d está cheia; isto é, tem uma energia menor neste caso.

Da mesma forma, o átomo de cromo deve ter a seguinte distribuição eletrônica: [Ar] 4s²3d⁴. Entretanto, experimentalmente, foi obtido que este átomo adquire a configuração [Ar] 4s¹3d⁵, O que implica que o estado de energia mais baixo (mais estável) ocorre quando ambas as sub-camadas são parcialmente cheio.

Referências

1. Wikipédia. (s.f.) Princípio de Aufbau. Obtido em en.wikipedia.org
2. Chang, R. (2007). Química, nona edição. México: McGraw-Hill.
3. ThoughtCo. (s.f.) Definição de Regra de Madelung. Retirado de thoughtco.com
4. LibreTexts. (s.f.) Princípio de Aufbau. Retirado de chem.libretexts.org
5. Reger, D.L., Goode, S. R. e Ball, D. W. (2009). Química: Princípios e Prática. Retirado de books.google.co.ve