Κανόνας αποτελεσματικού ατομικού αριθμού
Ο ατομικός αριθμός ενός στοιχείου ορίζεται ως ο συνολικός αριθμός ηλεκτρονίων ή πρωτονίων σε ένα άτομο. Ο ενεργός ατομικός αριθμός ορίζεται ως ο συνολικός αριθμός ηλεκτρονίων γύρω από το μέταλλο (τα δικά του ηλεκτρόνια + τα ηλεκτρόνια που δωρίζονται από τους συνδέτες). Είναι συντομογραφία ως EAN ή Zeff, και η σημασία του αποτελεσματικού κανόνα ατομικού αριθμού στη χημεία συντονισμού είναι απαράμιλλη. Αναφέρεται επίσης ως κανόνας Sidgwick όπως τον επινόησε ο Nevil V. Sidgwick. Κατέληξε στο συμπέρασμα ότι το μέταλλο στις ενώσεις συντονισμού, λόγω των δικών τους ηλεκτρονίων και ηλεκτρονίων συνδέτη, έχει 18 ηλεκτρόνια, που σημαίνει ότι έχουν χαρακτήρα που μοιάζει με ευγενή αέριο.
Αποτελεσματική ατομική Σημασία κανόνα αριθμού
Ο ενεργός ατομικός αριθμός ουσιαστικά σημαίνει τον συνολικό αριθμό ηλεκτρονίων που έχει ουσιαστικά το μέταλλο. Το μέταλλο σε μια ένωση συντονισμού έχει τα δικά του ηλεκτρόνια και αυτά που δωρίζονται από τον συνδέτη. Ο ενεργός ατομικός αριθμός σχετίζεται με το ενεργό πυρηνικό φορτίο ενός ατόμου.
Στο [Ni(CO)4], ο Sidgwick παρατήρησε ότι το νικέλιο έχει τον ίδιο αριθμό ηλεκτρονίων με ένα ευγενές αέριο. Αυτός είναι ο λόγος που ονομάζεται επίσης «κανόνας αδρανούς αερίου», καθώς η σταθερότητα που σχετίζεται με τέτοιες ενώσεις 18 ηλεκτρονίων είναι πολύ υψηλή, παρόμοια με τη σταθερότητα του αδρανούς αερίου. Το νικέλιο έχει 28 πρωτόνια στον πυρήνα του. Ωστόσο, λόγω της διαλογής από ηλεκτρόνια του εσωτερικού κελύφους, ένα ηλεκτρόνιο δεν υφίσταται την ηλεκτροστατική δύναμη 28 πρωτονίων αλλά μικρότερο αριθμό πρωτονίων.
Ο αποτελεσματικός κανόνας ατομικού αριθμού δηλώνει ότι μια ένωση είναι θερμοδυναμικά σταθερή όταν έχει 18 ηλεκτρόνια σθένους ή ηλεκτρόνια ίσα με 36, 54 ή μια διαμόρφωση ευγενούς αερίου. Έτσι, αυτός ο κανόνας δίνει πληροφορίες σχετικά με τη σταθερότητα του συμπλέγματος.
Κανόνας ενεργού ατομικού αριθμού:
Αποτελεσματικός ατομικός αριθμός =ατομικός αριθμός ενός μετάλλου + (Αριθμός συνδετών x ηλεκτρονίων που δωρίζονται από κάθε συνδέτη) – θετικό φορτίο στο μέταλλο.
Ως εκ τούτου, ο ενεργός ατομικός αριθμός αυτής της ένωσης είναι 36, που είναι ίσος με τον ατομικό αριθμό του κρυπτόν(36).
Σημαντικές έννοιες που σχετίζονται με τον κανόνα EAN
Ο ατομικός αριθμός του μετάλλου πρέπει να είναι γνωστός για τον υπολογισμό του ενεργού ατομικού αριθμού. Θα πρέπει να είναι γνωστό πόσα ηλεκτρόνια δωρίζονται από έναν συνδέτη.
Τα ηλεκτρόνια που δωρίζονται από τους πιο συνηθισμένους συνδέτες είναι:
Μια δωρεά ανιονικού συνδετήρα στο μέταλλο ισοδυναμεί με τη χρέωση του συνδετήρα. Για παράδειγμα, η συνεισφορά όλων των αλογονιδίων θεωρείται μία, η οποία ισούται με το φορτίο σε αυτά.
Η δωρεά ενός ουδέτερου συνδέτη στο μέταλλο ισοδυναμεί με 2.
Διαφορά μεταξύ κανόνα 18 ηλεκτρονίων και κανόνα ενεργού ατομικού αριθμού
Αν και οι δύο κανόνες χρησιμοποιούνται εναλλακτικά, υπάρχουν συγκεκριμένες διαφορές μεταξύ τους. Ο κανόνας των 18 ηλεκτρονίων δηλώνει ότι η ένωση πρέπει να έχει 18 ηλεκτρόνια στη στιβάδα σθένους για να είναι σταθερή. Ωστόσο, ο κανόνας του ενεργού ατομικού αριθμού λέει ότι το μέταλλο πρέπει να έχει συνολικό αριθμό ηλεκτρονίων ίσο με τα ηλεκτρόνια του ευγενούς αερίου στην περίοδό του (36, 54 ή 86). Αφορά τον συνολικό αριθμό ηλεκτρονίων, σε αντίθεση με τον κανόνα των 18 ηλεκτρονίων που αφορά τα ηλεκτρόνια σθένους.
Ας πάρουμε το παράδειγμα του [Fe(CO)5]
Σύμφωνα με τον κανόνα των 18 ηλεκτρονίων, θα πρέπει να υπολογίσουμε χρησιμοποιώντας τον ακόλουθο τύπο:
Ηλεκτρόνια σθένους του μετάλλου + συμβολή του συνδέτη – θετικό φορτίο στη σφαίρα συντονισμού + αρνητικό φορτίο στη σφαίρα συντονισμού
Έτσι, για το [Fe(CO)5], θα ήταν 8 + 5×2 =18. 8 είναι ο αριθμός των ηλεκτρονίων σθένους στο σίδηρο.
Συμπέρασμα
Η σημασία του αποτελεσματικού κανόνα ατομικού αριθμού είναι ότι δίνει πολύτιμες πληροφορίες σχετικά με τη σταθερότητα του συμπλέγματος. Πιστεύεται ότι κάθε ένωση θέλει να έχει έναν ενεργό ατομικό αριθμό ίσο με τον ατομικό αριθμό των ευγενών αερίων στην περίοδο της. Είναι όταν η ένωση έχει τη μεγαλύτερη σταθερότητα. Για να τον υπολογίσουμε, πρέπει να γνωρίζουμε τον ατομικό αριθμό του μετάλλου, τη συμβολή των συνδετών και το φορτίο στο μεταλλικό κέντρο. Η συνεισφορά των ανιονικών συνδετών είναι ίση με το φορτίο σε αυτούς και για τους ουδέτερους συνδέτες είναι δύο. Για συνδέτες που εμφανίζουν πολλαπλή απτικότητα, μπορεί να ποικίλλει ανάλογα με το πόσα άτομα συνδέτη είναι συνδεδεμένα στο μέταλλο κάθε φορά.
