DIAGRAM MOELLERA: Z CZEGO SIĘ SKŁADA I ROZWIĄZANE ĆWICZENIA - CHEMIA - 2025

Schemat Moeller lub metoda deszczu jest graficzną i pamięciowy sposób, aby dowiedzieć się regułę Madelunga; czyli jak napisać konfigurację elektronową elementu. Charakteryzuje się przeciąganiem przekątnych przez kolumny orbitali i podążając za kierunkiem strzałki, ustala się odpowiednią ich kolejność dla atomu.

W niektórych częściach świata diagram Moellera jest również znany jako metoda deszczowa. W ten sposób określa się kolejność wypełniania orbitali, które są również określone przez trzy liczby kwantowe n, l i ml.

Źródło: Gabriel Bolívar

Na powyższym obrazku pokazano prosty schemat Moellera. Każda kolumna odpowiada różnym orbitalom: s, p, d i f, wraz z odpowiadającymi im poziomami energii. Pierwsza strzałka wskazuje, że wypełnienie dowolnego atomu musi rozpoczynać się od orbity 1s.

Zatem następna strzałka musi zaczynać się od orbity 2s, a następnie od orbitalu 2p do orbitalu 3s. W ten sposób, jakby to był deszcz, zapisywane są orbitale i liczba elektronów w nich przechowywanych (4 l +2).

Diagram Moellera stanowi wprowadzenie dla tych, którzy badają konfiguracje elektronów.

Co to jest diagram Moellera?

Reguła Madelunga

Ponieważ diagram Moellera składa się z graficznej reprezentacji reguły Madelunga, należy wiedzieć, jak działa ta ostatnia. Wypełnianie orbitali musi podlegać następującym dwóm zasadom:

-Orbitale o najniższych wartościach n + l są wypełniane jako pierwsze, gdzie n jest główną liczbą kwantową, a l jest momentem pędu orbity. Na przykład orbital 3d odpowiada n = 3 i l = 2, więc n + l = 3 + 2 = 5; tymczasem orbital 4s odpowiada n = 4 i l = 0, a n + l = 4 + 0 = 4. Z powyższego wynika, że ​​elektrony najpierw wypełniają orbital 4s niż 3d.

-Jeśli dwa orbitale mają tę samą wartość n + l, elektrony zajmą najpierw ten o najniższej wartości n. Na przykład orbital 3d ma wartość n + l = 5, podobnie jak orbital 4p (4 + 1 = 5); ale ponieważ 3d ma najmniejszą wartość n, to wypełni pierwsze niż 4p.

Z dwóch poprzednich obserwacji można uzyskać następującą kolejność wypełniania orbitali: 1s 2s 2p 3s 3p 4s 3d 4p.

Wykonując te same kroki dla różnych wartości n + l dla każdego orbitalu, uzyskuje się konfiguracje elektroniczne innych atomów; co z kolei można również określić graficznie za pomocą wykresu Moellera.

Kroki do naśladowania

Reguła Madelunga ustanawia wzór n + l, w który można „uzbroić” konfigurację elektronów. Jednak, jak już wspomniano, diagram Moellera przedstawia to już graficznie; więc po prostu podążaj za jego kolumnami i krok po kroku rysuj przekątne.

Jak więc rozpocząć elektroniczną konfigurację atomu? Aby to zrobić, musisz najpierw poznać jego liczbę atomową Z, która z definicji dla neutralnego atomu jest równa liczbie elektronów.

W ten sposób przy Z otrzymujemy liczbę elektronów i mając to na uwadze, zaczynamy rysować przekątne przez diagram Moellera.

Orbitale s mogą pomieścić dwa elektrony (stosując wzór 4 l + 2), p sześć elektronów, d dziesięć i piętnaście. Zatrzymuje się na orbicie, na którym zajęty był ostatni elektron podany przez Z.

Dla dalszych wyjaśnień poniżej znajduje się seria rozwiązanych ćwiczeń.

Rozwiązane ćwiczenia

Beryl

Używając układu okresowego, pierwiastek beryl znajduje się przy Z = 4; to znaczy, że jego cztery elektrony muszą być umieszczone na orbitali.

Zaczynając od pierwszej strzałki na diagramie Moellera, orbital 1s zajmuje dwa elektrony: 1s ² ; a następnie orbital 2s, z dwoma dodatkowymi elektronami, aby dodać 4 w sumie: 2s ² .

Dlatego konfiguracja elektronowa berylu, wyrażona jako 1s ² 2s ² . Zauważ, że sumowanie indeksów górnych jest równe liczbie wszystkich elektronów.

Mecz

Pierwiastek fosforowy ma Z = 15, a zatem ma łącznie 15 elektronów, które muszą zajmować orbitale. Aby przejść dalej, zaczynasz od razu z konfiguracją 1s ² 2s ² , która zawiera 4 elektrony. Wtedy brakowałoby jeszcze 9 elektronów.

Po orbicie 2s, następna strzała „wchodzi” na orbital 2p, ostatecznie lądując na orbicie 3s. Ponieważ orbitale 2p mogą zajmować 6 elektronów, a 3s 2 elektrony, mamy: 1s ² 2s ² 2p ⁶ 3s ² .

Wciąż brakuje jeszcze 3 elektronów, które zajmują następujący orbital 3p zgodnie ze schematem Moellera: 1s ² 2s ² 2p ⁶ 3s ² 3p ³ , konfiguracja elektronowa luminoforu.

Cyrkon

Pierwiastek cyrkonu ma Z = 40. Skrócenie ścieżki w konfiguracji 1s ² 2s ² 2p ⁶ 3s ² 3p ⁶ z 18 elektronami (w przypadku argonu z gazem szlachetnym) oznacza brak dodatkowych 22 elektronów. Po orbicie 3p, następne wypełnienie zgodnie ze schematem Moellera to orbitale 4s, 3d, 4p i 5s.

Wypełniając je całkowicie, czyli 4s ² , 3d ¹⁰ , 4p ⁶ i 5s ² , dodaje się łącznie 20 elektronów. Pozostałe 2 elektrony są zatem umieszczone na następującym orbicie: 4d. Zatem konfiguracja elektronowa cyrkonu to: 1s ² 2s ² 2p ⁶ 3s ² 3p ⁶ 4s ² 3d ¹⁰ 4p ⁶ 5s ² 4d ² .

Iridium

Iryd ma Z = 77, więc ma 37 dodatkowych elektronów w porównaniu z cyrkonem. Zaczynając od 1s ² 2s ² 2p ⁶ 3s ² 3p ⁶ 4s ² 3d ¹⁰ 4p ⁶ 5s ² 4d ¹⁰ , musimy dodać 29 elektronów z następującymi orbitalami diagramu Moellera.

Rysując nowe przekątne, nowe orbitale to: 5p, 6s, 4f i 5d. Wypełniając całkowicie pierwsze trzy orbitale mamy: 5p ⁶ , 6s ² i 4f ¹⁴ , dając w sumie 22 elektrony.

Tak więc brakuje 7 elektronów, które są na orbicie 5d: 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 ⁷ .

Powyższe to konfiguracja elektronowa irydu. Zauważ, że orbitale 6s ² i 5d ⁷ są wyróżnione pogrubioną czcionką, aby wskazać, że odpowiednio odpowiadają powłoce walencyjnej tego metalu.

Wyjątki od diagramu Moellera i reguły Madelunga

W układzie okresowym jest wiele elementów, które nie są zgodne z tym, co właśnie zostało wyjaśnione. Ich konfiguracje elektronów różnią się eksperymentalnie od przewidywanych z powodów kwantowych.

Wśród pierwiastków wykazujących te rozbieżności są: chrom (Z = 24), miedź (Z = 29), srebro (Z = 47), rod (Z = 45), cer (Z = 58), niob (Z = 41) i wiele więcej.

Wyjątki są bardzo częste w wypełnianiu orbitali di f. Na przykład chrom powinien mieć ustawienie wartościowości 4s ² 3d ⁴ zgodnie z diagramem Moellera i regułą Madelunga, ale w rzeczywistości jest to 4s ¹ 3d ⁵ .

I wreszcie, konfiguracja walencyjna srebra powinna wynosić 5s ² 4d ⁹ ; ale tak naprawdę jest to 5s ¹ 4d ¹⁰ .

Bibliografia

1. Gavira J. Vallejo M. (6 sierpnia 2013). Wyjątki od reguły Madelunga i diagramu Moellera w elektronicznej konfiguracji pierwiastków chemicznych. Odzyskany z: triplenlace.com
2. Moja superklasa. (sf) Co to jest konfiguracja elektronów? Odzyskany z: misuperclase.com
3. Wikipedia. (2018). Schemat Moellera. Odzyskane z: es.wikipedia.org
4. Manekiny. (2018). Jak przedstawić elektrony na diagramie poziomu energii. Odzyskany z: dummies.com
5. Nave R. (2016). Kolejność wypełniania stanów elektronowych. Odzyskane z: hyperphysics.phy-astr.gsu.edu