שלטון האלכסונים מה שהוא משרת, מה שהוא מכיל, דוגמאות

ה כלל אלכסוני הוא עקרון בנייה המאפשר לתאר את התצורה האלקטרונית של אטום או יון, על פי האנרגיה של כל מסלול או רמת האנרגיה. במובן זה, ההפצה האלקטרונית של כל אטום היא ייחודית וניתנת על ידי המספרים הקוונטיים.

מספרים אלה מגדירים את המרחב שבו האלקטרונים צפויים להיות ממוקמים (הנקראים אורביטלים אטומיים) ובנוסף מתארים אותם. כל מספר קוונטי קשור למאפיין של אורביטלים אטומיים, אשר מסייע להבין את המאפיינים של מערכות אטומיות על ידי סידור האלקטרונים שלהם בתוך האטום ובאנרגיות שלהם.

באותו אופן, הכלל האלכסוני (הידוע גם בשם כלל Madelung) מבוסס על עקרונות אחרים לציית לטבע של אלקטרונים, על מנת לתאר נכונה את התנהגותם של אלה בתוך מינים כימיים.

אינדקס

• 1 למה זה משמש??
  • 1.1 תצורות אלקטרוניות של מינים כימיים
• 2 מה זה מורכב??
• 3 דוגמאות
• 4 חריגים
• 5 הפניות

בשביל מה??

הליך זה מבוסס על עיקרון Aufbau, הקובע כי בתהליך של שילוב הפרוטונים בגרעין (בזה אחר זה), כאשר יסודות הכימיקלים נוצרים, האלקטרונים מתווספים באופן שווה למסלולי האטום.

משמעות הדבר היא שכאשר אטום או יון נמצאים במצב הקרקע, האלקטרונים תופסים את החללים הזמינים של האורביטלים האטומיים בהתאם לרמת האנרגיה שלהם.

כאשר הכובש את האורביטלים, האלקטרונים ממוקמים הראשון ברמות שיש להם אנרגיה נמוכה יותר והם פנויים, ואז להיות ממוקם באנרגיה גבוהה יותר.

תצורות אלקטרוניות של מינים כימיים

באותו אופן, כלל זה משמש כדי לקבל הבנה מדויקת למדי של תצורות אלקטרוניות של מינים כימיים אלמנטריים; כלומר, היסודות הכימיים כאשר הם נמצאים במצבם הבסיסי.

אז, על ידי רכישת הבנה של תצורות אלקטרונים נוכח בתוך אטומים, אפשר להבין את המאפיינים של אלמנטים כימיים.

רכישת ידע זה הינה בסיסית לניכוי או לניבוי של נכסים כאמור. כמו כן, המידע המסופק על ידי נוהל זה עוזר להסביר את הסיבה הטבלה המחזורית מסכים כל כך טוב עם חקירות של אלמנטים.

מה זה מורכב??

למרות כלל זה חל רק על אטומים כי הם במצב הקרקע שלהם, זה עובד די טוב עבור האלמנטים של הטבלה המחזורית.

העיקרון של פאולי של הדרה הוא ציית, הקובע כי שני אלקטרונים השייכים לאותו אטום אינם מסוגלים להחזיק את ארבעת מספרי הקוואנטים שווים. ארבעת המספרים הקוונטיים מתארים כל אחד מהאלקטרונים הנמצאים באטום.

לכן, המספר הקוונטי הראשי (n) מגדיר את רמת האנרגיה (או השכבה) שבה נמצא האלקטרון, ומספר הקוונטים האזימוטלי (ℓ) קשור לתנע הזוויתי ולפרט את צורת המסלול.

כמו כן, המספר הקוונטי המגנטי (m_ℓ) מבטא את הכיוון של מסלול זה בחלל והמספר הקוונטי של הספין (m_s) מתאר את כיוון הסיבוב של האלקטרון סביב הציר שלו.

בנוסף, הכלל של הונד מבטא כי תצורה אלקטרונית המציגה יציבות רבה יותר ברמת משנה נחשב כי יש יותר ספינים בעמדות מקבילות.

על ידי ציית לעקרונות אלה נקבע כי התפלגות האלקטרונים תואמת את התרשים הבא:

בתמונה זו הערכים של n מתאימות 1, 2, 3, 4 ..., על פי רמת האנרגיה; והערכים של ℓ מיוצגים על ידי 0, 1, 2, 3 ..., שהם שווים ל- s, p, d ו- f, בהתאמה. לכן, מצב האלקטרונים באורביטלים תלוי במספרים הקוונטיים האלה.

דוגמאות

אם ניקח בחשבון את התיאור של נוהל זה, כמה דוגמאות ניתנות להלן ליישום שלה.

מלכתחילה, כדי להשיג את ההפצה האלקטרונית של אשלגן (K) יש לדעת את מספר האטום שלה 19; כלומר, אטום אשלגן יש 19 פרוטונים בגרעין שלה 19 אלקטרונים. על פי התרשים, התצורה שלו ניתנת כמו 1s²2s²2p⁶3²3p⁶4s¹.

תצורות של אטומים polyelectronic (אשר יש יותר מאלקטרון אחד במבנה שלהם) באים לידי ביטוי גם את התצורה של הגז האצילי לפני האטום בתוספת האלקטרונים הבאים אותו.

לדוגמה, במקרה של אשלגן הוא בא לידי ביטוי גם [אר] 4s¹, כי הגז אצילי הקודם אשלגן בטבלה המחזורית הוא ארגון.

דוגמה נוספת, אבל במקרה זה הוא מתכת המעבר, הוא של כספית (HG), כי יש 80 אלקטרונים ו 80 פרוטונים בגרעין שלה (Z = 80). על פי תוכנית הבנייה, תצורתה האלקטרונית המלאה היא:

1s²2s²2p⁶3²3p⁶4s²3D¹⁰4p⁶5s²4 ד¹⁰5p⁶6s²4F¹⁴5 ד¹⁰.

כמו אשלגן, תצורה של כספית יכול לבוא לידי ביטוי כמו [XE] 4F¹⁴5 ד¹⁰6s², כי הגז האציל שקדם לו בטבלה המחזורית הוא קסנון.

חריגים

הכלל של האלכסון נועד להיות מיושם רק על אטומים כי הם במצב בסיסי עם מטען חשמלי שווה לאפס; כלומר, זה מתאים מאוד אל המרכיבים של הטבלה המחזורית.

עם זאת, ישנם חריגים מסוימים אשר יש חריגות חשוב בין ההפצה האלקטרונית כביכול לבין תוצאות הניסוי..

כלל זה מבוסס על התפלגות האלקטרונים המצויה בתת-רמות הציות לכלל n + ℓ, מה שמרמז כי אורביטלים בעלי גודל n + קטן מתמלאים לפני אלה שמגלים גודל גדול יותר של פרמטר זה.

כמו יוצאים מן הכלל, אלמנטים פלדיום, כרום ונחושת מוצגים, אשר תצורות אלקטרוניות ניבאו כי אינם מסכימים עם נצפה.

על פי כלל זה, פלדיום חייב להיות הפצה אלקטרונית שווה [Kr] 5s²4 ד⁸, אבל הניסויים הניבו שווה ל- [Kr] 4d¹⁰, אשר מציין כי תצורה יציבה ביותר של אטום זה מתרחשת כאשר תת שכבת 4d מלא; כלומר, יש אנרגיה נמוכה במקרה זה.

באופן דומה, אטום כרום צריך את ההפצה האלקטרונית הבאה: [Ar] 4s²3D⁴. עם זאת, באופן ניסיוני זה הושג כי אטום זה רוכש את תצורה [אר] 4s¹3D⁵, אשר מרמז כי מצב האנרגיה נמוך (יציב יותר) מתרחשת כאשר שני sublayers הם חלקית חלקית.

הפניות

1. ויקיפדיה. (s.f.). עקרון Aufbau. מקור: en.wikipedia.org
2. Chang, R. (2007). כימיה, מהדורה תשיעית. מקסיקו: מקגרו-היל.
3. מחשבה. (s.f.). ההגדרה של Madelung של הכלל. מקורו באתר Thinkco.com
4. LibreTexts. (s.f.). עקרון Aufbau. מאוחזר מ chem.libretexts.org
5. Reger, D. L., Goode, S. R. and Ball, D. W (2009). כימיה: עקרונות ומעשה. מאוחזר מ- books.google.co.il