MOELLEROV DIAGRAM: Z ČOHO POZOSTÁVA A CVIČENIA SÚ VYRIEŠENÉ - CHÉMIA - 2025

Diagram Moeller alebo spôsob daždi je grafický a mnemotechnická metóda naučiť pravidlo Madelungova; to je, ako napísať elektrónovú konfiguráciu prvku. Vyznačuje sa nakreslením uhlopriečok cez stĺpce orbitálov a podľa smeru šípky sa pre jeho atóm stanoví príslušné poradie.

V niektorých častiach sveta sa Moellerov diagram nazýva aj dažďová metóda. Týmto je poradie definované pri plnení orbitálov, ktoré sú tiež definované tromi kvantovými číslami n, la ml.

Zdroj: Gabriel Bolívar

Na obrázku vyššie je znázornený jednoduchý Moellerov diagram. Každý stĺpec zodpovedá rôznym orbitalom: s, p, d a f, s príslušnými úrovňami energie. Prvá šípka označuje, že plnenie ľubovoľného atómu musí začínať orbitálom 1 s.

Preto ďalšia šípka musí začínať od orbitálu 2s a potom od 2p cez 3s orbitál. Týmto spôsobom, ako by išlo o dážď, sú zaznamenané obežné dráhy a počet elektrónov, ktoré vlastnia (4 l +2).

Moellerov diagram predstavuje úvod pre tých, ktorí študujú konfigurácie elektrónov.

Čo je Moellerov diagram?

Madelungova vláda

Pretože Moellerov diagram pozostáva z grafického znázornenia Madelungovho pravidla, je potrebné vedieť, ako tento mechanizmus funguje. Pri vypĺňaní orbitálov sa musia dodržiavať tieto dve pravidlá:

- Najskôr sa vyplnia obežné dráhy s najnižšou hodnotou n + l, kde n je hlavné kvantové číslo a l je obežná moment hybnosti. Napríklad 3d orbitál zodpovedá n = 3 a l = 2, preto n + l = 3 + 2 = 5; medzitým 4-obežná dráha zodpovedá n = 4 an = 0 a n + l = 4 + 0 = 4. Z vyššie uvedeného je zrejmé, že elektróny vyplnia najskôr 4s orbitál ako 3d.

- Ak majú dve orbitály rovnakú hodnotu n + l, elektróny najskôr obsadia ten, ktorý má najnižšiu hodnotu n. Napríklad 3d orbitál má hodnotu n + l = 5, rovnako ako orbitál 4p (4 + 1 = 5); ale pretože 3d má najmenšiu hodnotu n, vyplní sa najskôr ako 4p.

Z predchádzajúcich dvoch pozorovaní je možné dosiahnuť nasledujúce poradie plnenia orbitálov: 1s 2s 2p 3s 3p 4s 3d 4p.

Rovnakými krokmi pre rôzne hodnoty n + 1 pre každý orbitál sa získajú elektronické konfigurácie ďalších atómov; ktoré je zase možné graficky určiť pomocou Moellerovho diagramu.

Kroky, ktoré treba sledovať

Madelungovo pravidlo zavádza vzorec n + l, pomocou ktorého je možné elektrónovú konfiguráciu „vyzbrojiť“. Ako už bolo uvedené, Moellerov diagram to už graficky predstavuje; postupujte podľa stĺpcov a krok za krokom nakreslite uhlopriečky.

Ako potom začnete s elektronickou konfiguráciou atómu? Aby ste to dosiahli, musíte najprv poznať atómové číslo Z, ktoré sa podľa definície pre neutrálny atóm rovná počtu elektrónov.

Takže so Z získame počet elektrónov, a preto začneme kresliť uhlopriečky cez Moellerov diagram.

Na obežnej dráhe môžu byť umiestnené dva elektróny (s použitím vzorca 4 l +2), p6 elektróny, d ten a f štrnásť. Zastavuje sa na obežnej dráhe, kde bol obsadený posledný elektrón vydaný Z.

Pre ďalšie objasnenie nižšie uvádzame sériu vyriešených cvičení.

Riešené cvičenia

berýlium

Pomocou periodickej tabuľky je prvok berýlium umiestnený so Z = 4; to znamená, že jeho štyri elektróny musia byť umiestnené na obežných dráhach.

Počnúc prvou šípkou v Moellerovom diagrame orbitál 1s zaberá dva elektróny: 1s ² ; za ktorým nasleduje dvojsmerná orbitálna dráha, spolu s dvoma ďalšími elektrónmi, čím sa pridá celkom 4: 2s ² .

Preto je elektrónová konfigurácia berýlia vyjadrená ako 1s ² 2s ² . Všimnite si, že súčet horných indexov sa rovná počtu celkových elektrónov.

Zápas

Fosfor prvku má Z = 15, a preto má spolu 15 elektrónov, ktoré musia obsadzovať orbity. Ak sa chcete pohnúť vpred, začnete naraz s konfiguráciou 1s ² 2s ² , ktorá obsahuje 4 elektróny. Potom bude chýbať 9 ďalších elektrónov.

Po 2 s obežnej dráhe ďalšia šípka „vstúpi“ do orbitálnej dráhy 2p a nakoniec pristane v 3 S obežnej dráhe. Keďže 2p obežná dráha môže obslúžiť 6 elektrónov a 3s 2 elektróny, máme: 1s ² 2s ² 2p ⁶ 3s ² .

Chýbajú ďalšie 3 elektróny, ktoré podľa Moellerovho diagramu zaberajú nasledujúci 3p orbitál: 1s ² 2s ² 2p ⁶ 3s ² 3p ³ , elektrónová konfigurácia fosforu.

zirkón

Prvok zirkónia má Z = 40. Skrátenie dráhy s 1s ² 2s ² 2p ⁶ 3s ² 3p ⁶ konfiguráciu , s 18 elektróny (ktorý ušľachtilého argónu), potom 22 viac elektrónov by chýba. Po orbitále 3p sa podľa Moellerovho diagramu vyplnia ďalšie orbitály 4s, 3d, 4p a 5s.

Ich úplné plnenie, to znamená, 4S ² , 3d ¹⁰ , 4p ⁶ a 5S ² , pridá sa celkom 20 elektrónov. Zostávajúce 2 elektróny sú preto umiestnené v nasledujúcom obežnom obehu: 4d. To znamená, že konfigurácia elektrónu zirkónia je: 1s ² 2s ² 2p ⁶ 3s ² 3p ⁶ 4s ² 3d ¹⁰ 4p ⁶ 5S ² 4d ² .

irídium

Iridium má Z = 77, takže má 37 ďalších elektrónov v porovnaní so zirkóniom. Vychádzajúc z 1s ² 2s ² 2p ⁶ 3s ² 3p ⁶ 4s ² 3d ¹⁰ 4p ⁶ 5s ² 4d ¹⁰ , musíme pridať 29 elektrónov s nasledujúcimi orbitálmi Moellerovho diagramu.

Nakreslením nových uhlopriečok sú nové obežníky: 5p, 6s, 4f a 5d. Úplné vyplnenie prvých troch orbitálov máme: 5p ⁶ , 6s ² a 4f ¹⁴ , aby sme dostali celkom 22 elektrónov.

Takže tam sú 7 elektróny chýbajúce, ktoré sú v 5d orbitálne: 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 .

Vyššie uvedené je elektrónová konfigurácia irídia. Všimnite si, že 6S ² a 5D ⁷ orbitalov sú zvýraznené tučne s uvedením, že správne zodpovedajú mocenstvo škrupiny tohto kovu.

Výnimky z Moellerovho diagramu a Madelungovej vlády

V periodickej tabuľke je veľa prvkov, ktoré neposlúchajú to, čo bolo práve vysvetlené. Ich elektrónová konfigurácia sa experimentálne líši od konfigurácií predpokladaných z kvantových dôvodov.

Medzi prvkami, ktoré vykazujú tieto nezrovnalosti, sú: chróm (Z = 24), meď (Z = 29), striebro (Z = 47), ródium (Z = 45), cér (Z = 58), niób (Z = 41) a mnoho ďalších.

Výnimky sú veľmi časté pri plnení orbitálov d a f. Napríklad chróm by mal mať nastavenie valencie 4s ² 3d ⁴ podľa Moellerovho diagramu a Madelungovho pravidla, ale v skutočnosti je to 4s ¹ 3d ⁵ .

Tiež, a konečne, konfigurácia valencie striebra by malo byť 5s ² 4d ⁹ ; ale je to skutočne 5s ¹ 4d ¹⁰ .

Referencie

1. Gavira J. Vallejo M. (6. augusta 2013). Výnimky z Madelungovho pravidla a Moellerovho diagramu v elektronickej konfigurácii chemických prvkov. Obnovené z: triplenlace.com
2. Moja nadtrieda. (sf) Čo je to konfigurácia elektrónov? Obnovené z: misuperclase.com
3. Wikipedia. (2018). Moellerov diagram. Obnovené z: es.wikipedia.org
4. Figuríny. (2018). Ako reprezentovať elektróny v diagrame úrovne energie. Získané z: dummies.com
5. Nave R. (2016). Poradie plnenia elektrónových štátov. Získané z: hyperphysics.phy-astr.gsu.edu