Kural Klechkowski Rus kimyager adını, Vsevolod Klechkovsky olarak da adlandırılan kural Madelung (özellikle ülkede Anglosakson Alman fizikçi adını), Erwin Madelung , bir olan ampirik yöntem makul bir doğrulukla dolum sırasını tahmin etmek elektronların içinde altkabuklarda arasında elektriksel olarak nötr atomu olarak temel durum . Birlikte Hund kuralına ve Pauli'nin dışlama ilkesi , bu doldurulması tahmin temel araçlardan biridir atomik orbitallere .
Aufbau ilkesi , Alman ortak adından sonra Aufbau der vasıta "inşaat", "bina" kurmak için izin tüm bu kurallara türetilmiştir elektronik konfigürasyonu Klechkowski yönetiminin eşanlamlı olarak bir ilk yaklaşım olarak kullanılabilecek bir atomun ve .
Eğer , n ve ℓ sırasıyla ana kuantum sayısı ve açısal kuantum sayısı , Klechkowski kuralı doldurulması gösterir elektronik alt katmanlar arasında elektriksel olarak nötr atomu olarak taban durumuna göre sıralı artan atom numarası ilerler:
Kuantum sayısı n, bir bir tam sayıdır tatmin n ≥ 1 ise ℓ tatmin edici bir tamsayıdır , 0 ≤ ℓ ≤ n 1 - . Değerler ℓ = 0, 1, 2, 3 vb. Olduğundan sırasıyla alt katmanları s , p , d , f , vb. tanımlar . Klechkowski kuralından çıkarılan elektronik alt katmanların doldurulma sırası aşağıdaki tablo ve diyagramlarla özetlenebilir:
Kuantum sayıları | Astar | ||
---|---|---|---|
Toplam | Ana | Azimuthal | |
n + ℓ = 1 | n = 1 | ℓ = 0 | 1 sn |
n + ℓ = 2 | n = 2 | ℓ = 0 | 2s |
n + ℓ = 3 | n = 2 | ℓ = 1 | 2p |
n = 3 | ℓ = 0 | 3 sn. | |
n + ℓ = 4 | n = 3 | ℓ = 1 | 3p |
n = 4 | ℓ = 0 | 4s | |
n + ℓ = 5 | n = 3 | ℓ = 2 | 3 boyutlu |
n = 4 | ℓ = 1 | 4p | |
n = 5 | ℓ = 0 | 5s | |
n + ℓ = 6 | n = 4 | ℓ = 2 | 4 g |
n = 5 | ℓ = 1 | 5p | |
n = 6 | ℓ = 0 | 6s | |
n + ℓ = 7 | n = 4 | ℓ = 3 | 4f |
n = 5 | ℓ = 2 | 5 g | |
n = 6 | ℓ = 1 | 6p | |
n = 7 | ℓ = 0 | 7s | |
n + ℓ = 8 | n = 5 | ℓ = 3 | 5f |
n = 6 | ℓ = 2 | 6 g | |
n = 7 | ℓ = 1 | 7p | |
n = 8 | ℓ = 0 | 8 sn |
Atom numarası artırılarak düzenlenmiş temel durumda elektriksel olarak nötr atomların elektronik alt katmanlarının doldurulma sırası bu nedenle şöyledir:
1s → 2s → 2p → 3s → 3p → 4s → 3d → 4p → 5s → 4d → 5p → 6s → 4f → 5d → 6p → 7s → 5f → 6d → 7p .Klechkowski diyagramı basit bir yapı ile, bu dizi bulmaya mümkün kılar:
Alternatif bir temsili yerleştirir s alt katmanlar ilk sütununda p , d , f alt katmanlar , vs. Aşağıdakiler aynı satıra art arda eklenir ve okuma çapraz olarak yapılır, her köşegen belirli bir n + ℓ değerini temsil eder .
Klechkowski'nin kuralı yalnızca alt kabukların doldurulma sırası hakkında bilgi sağlar ve her bir alt kabuğun içerebileceği elektron sayısı hakkında hiçbir bilgi vermez.
Klechkowski kuralı için geçerlidir olan atomu elektriksel olarak nötr kendi içinde temel durum : elektronik konfigürasyonu arasında iyon ve uyarılmış atomu ondan önemli ölçüde farklı olabilir. Bu nedenle, bir katyonun alt katmanlarının elektronlarını elektriksel olarak nötr bir atoma götürmek için doldurma sırası Klechkowski'nin kuralına uymaz. Nitekim, ikincisi aynı zamanda proton sayısı ve atomların elektron sayısı ile değişirken, bir katyonun alt katmanlarının elektronlarının doldurulması atomun proton sayısını değil elektron sayısını değiştirir; Atom çekirdeğinin elektrik yükü atomun elektronlarının enerjisinin hesaplanmasında yer aldığı ölçüde, gözlemlenen enerji seviyelerinin dağılımı bu nedenle iki durumda farklıdır. Örneğin, titanyum atomu Ti ve dört kez Fe 4+ iyonize demir iyonunun her ikisi de 22 elektrona sahiptir, ancak sırasıyla [Ar] 4s 2 3d 2 ve [Ar] 3d 4 konfigürasyonlarına sahiptir . Katyon alt katmanlarının elektron doldurma sırası, önce temel kuantum sayısını n artırarak, sonra azimut kuantum sayısını ℓ artırarak ilerler :
1s → 2s → 2p → 3s → 3p → 3d → 4s → 4p → 4d → 4f → vb.Elektronik konfigürasyonların genellikle Klechkowski kuralı tarafından verilen sırayı takip etmek yerine n ve ℓ kuantum sayılarını artırarak verilmesinin nedeni budur .
Ek olarak, beş kimyasal elementten yaklaşık biri , temel durumda, Klechkowski kuralından çıkarsananlardan farklı bir elektronik konfigürasyona sahiptir. Bunun nedeni enerjisinin yaklaşık bir ortaya çıkar, ki gerçeğine olan elektronik alt katmanlar dikkate yalnızca alarak kuantum sayıları n ( anapara ) ve ℓ ( azimutal ), enerji iken elektronların da onların içerir sıkma s . Daha doğrusu, Hund'un ilk kuralı , en düşük enerjili spektroskopik terimin , en yüksek spin çokluğuna sahip olan 2 S + 1 olduğunu belirtir; bu, elektronların spinlerinin toplamı yüksek olduğu için elektronik konfigürasyonların daha kararlı olduğu anlamına gelir. Hund kuralı için Klechkowski kuralına göre ihmal edilebilir elemanlar ve s bloğu ve p blok arasında periyodik tablonun Klechkowski kural her zaman görülmektedir ki; Öte yandan, d bloğunun ve f bloğunun belirli elemanları için , yani geçiş metalleri , lantanitler ve aktinitler için belirleyici olabilir , çünkü değerlik katmanının elektronik alt katmanlarının enerji seviyeleri Klechkowski'nin kuralına uymaktansa Hund'un kuralına uyarak elektronları yeniden dağıtmak enerjisel olarak daha uygun olabilmesi için bu elementlerin çoğu birbirine oldukça yakındır.
Elektron konfigürasyonu Klechkowski'nin kuralına bir istisna olan en hafif kimyasal element krom 24 Cr'dir . Kurala göre, 4s alt katmanı ( n + ℓ = 4 + 0 = 4 ), 3d alt katmandan ( n + ℓ = 3 + 2 = 5 ) önce doldurulmalıdır , dolayısıyla [ Ar ] 4s 2 3d 4 ; Bununla birlikte, yapılandırma temel durum deneysel olarak gözlenen yerine [ Ar ] 4s 1 3d 5 : Bu konfigürasyonda altı valans elektronları, tüm tek farklı olan bir atomik yörünge (yörünge 4s beş 3d orbital), yapar her spin çokluklarını maksimize etmek ve dolayısıyla bu konfigürasyonu 4s yörüngesinde iki elektronun eşleşeceği Klechkowski konfigürasyonuna göre stabilize etmek mümkündür.
Klechkowski kuralının istisnaları, düzensiz elektron dağılımlarının kalın olarak gösterildiği aşağıdaki tabloda listelenmiştir:
Kimyasal element | Aile | Elektronik konfigürasyon | ||
---|---|---|---|---|
24 | Cr | Krom | Geçiş metali | [ Ar ] 4s 1 3d 5 |
28 | Veya | Nikel | Geçiş metali | [ Ar ] 4s 1 3d 9 (*) |
29 | Cu | Bakır | Geçiş metali | [ Ar ] 4s 1 3d 10 |
41 | Nb | Niyobyum | Geçiş metali | [ Kr ] 5s 1 4g 4 |
42 | Pzt | Molibden | Geçiş metali | [ Kr ] 5s 1 4g 5 |
44 | Ru | Rutenyum | Geçiş metali | [ Kr ] 5s 1 4g 7 |
45 | Rh | Rodyum | Geçiş metali | [ Kr ] 5s 1 4g 8 |
46 | Pd | Paladyum | Geçiş metali | [ Kr ] 4g 10 |
47 | Ag | Gümüş | Geçiş metali | [ Kr ] 5s 1 4g 10 |
57 | Lantan | Lantanit | [ Xe ] 6s 2 5d 1 | |
58 | Bu | Seryum | Lantanit | [ Xe ] 6s 2 4f 1 5d 1 |
64 | Gd | Gadolinyum | Lantanit | [ Xe ] 6s 2 4f 7 5d 1 |
78 | Pt | Platin | Geçiş metali | [ Xe ] 6s 1 4f 14 5d 9 |
79 | Şurada: | Altın | Geçiş metali | [ Xe ] 6s 1 4f 14 5d 10 |
89 | AC | Aktinyum | Aktinit | [ Rn ] 7s 2 6d 1 |
90 | Th | Toryum | Aktinit | [ Rn ] 7s 2 6d 2 |
91 | Baba | Protaktinyum | Aktinit | [ Rn ] 7s 2 5f 2 6d 1 |
92 | U | Uranyum | Aktinit | [ Rn ] 7s 2 5f 3 6d 1 |
96 | Santimetre | Curium | Aktinit | [ Rn ] 7s 2 5f 7 6d 1 |
103 | Lr | Lavrensiyum | Aktinit | [ Rn ] 7s 2 5f 14 7p 1 |
Aksi takdirde az bilinen bir Fransız otodidakt olan Charles Janet , 1927'de her satırın n + ℓ değerine karşılık geldiği periyodik bir tablo önerdi . Alman fizikçi Erwin Madelung ampirik kurallar doldurarak böylece 1936 yılında yapılan elektronik astarlarla ait atomların içinde zemin durumuna göre atomik spektrum anda bilinen ve en İngilizce konuşan kaynaklar adı altında Klechkowski kuralı ifade Madelung kuralının . Sovyet tarım kimyacısı Vsevolod Kletchkovski , atomun Thomas ve Fermi modelini kullanarak n + ℓ toplamının öneminin ilk teorik açıklamasını 1962'de önerdi , böylece Rusça konuşan kaynaklar ve Fransızca konuşanlar bu kavramı Klechkowski'nin kuralı olarak adlandırdı. Madelung'un kuralından daha fazlası .
Forthie, R. (2012). Teorik Kimyanın Temelleri .