MOELLER DIAGRAM: HVAD DET BESTÅR AF OG ØVELSER LØST - KEMI - 2025

Den Moeller diagram eller metode af regnen er en grafisk og huskeregel metode til at lære Madelung regel; det er, hvordan man skriver elektronkonfigurationen af ​​et element. Det er kendetegnet ved at tegne diagonaler gennem søjlerne i orbitalerne, og efter pilens retning etableres den passende rækkefølge af det samme for et atom.

I nogle dele af verden er Moeller-diagrammet også kendt som regnmetoden. Gennem dette defineres en rækkefølge i udfyldningen af ​​orbitalerne, som også er defineret af de tre kvanttal n, l og ml.

Kilde: Gabriel Bolívar

Et simpelt Moeller-diagram er vist på billedet ovenfor. Hver søjle svarer til forskellige orbitaler: s, p, d og f med deres respektive energiniveau. Den første pil angiver, at udfyldningen af ​​ethvert atom skal begynde med 1s-bane.

Således skal den næste pil starte fra 2s orbital og derefter fra 2p gennem 3s orbital. På denne måde, som om det var regn, bemærkes orbitaler og antallet af elektroner, de huser (4 l +2).

Moeller-diagrammet repræsenterer en introduktion for dem, der studerer elektronkonfigurationer.

Hvad er Moeller-diagrammet?

Madelungs regel

Da Moeller-diagrammet består af en grafisk repræsentation af Madelungs regel, er det nødvendigt at vide, hvordan sidstnævnte fungerer. Udfyldningen af ​​orbitaler skal overholde følgende to regler:

-Banerne med de laveste værdier for n + l udfyldes først, hvor n er det vigtigste kvanttal, og l er det orbitalvinkelmoment. For eksempel svarer 3d-orbitalen til n = 3 og l = 2, derfor er n + l = 3 + 2 = 5; i mellemtiden svarer 4'erne til n = 4 og l = 0, og n + l = 4 + 0 = 4. Fra det ovenstående konstateres det, at elektronerne fylder 4'erne orbital først end den 3d.

-Hvis to orbitaler har den samme værdi på n + l, optager elektronerne den med den laveste værdi på n først. For eksempel har 3d-orbitalen en værdi på n + l = 5, ligesom 4p-orbitalen (4 + 1 = 5); men da 3d har den mindste værdi på n, udfyldes den først end 4p.

Fra de to foregående observationer kan følgende rækkefølge for udfyldning af orbitalerne nås: 1s 2s 2p 3s 3p 4s 3d 4p.

Ved at følge de samme trin for forskellige værdier på n + l for hver orbital opnås de elektroniske konfigurationer af andre atomer; hvilket igen også kan bestemmes af Moeller-diagrammet grafisk.

Trin til at følge

Madelungs regel opretter formlen n + l, med hvilken elektronkonfigurationen kan "tilkobles". Som nævnt repræsenterer Moeller-diagrammet imidlertid allerede grafisk dette; så bare følg dets kolonner og tegne diagonaler trin for trin.

Hvordan starter du så den elektroniske konfiguration af et atom? For at gøre dette skal du først kende dets atomnummer Z, som per definition for et neutralt atom er lig med antallet af elektroner.

Med Z opnår vi således antallet af elektroner, og med dette i tankerne begynder vi at tegne diagonaler gennem Moeller-diagrammet.

Orbitalerne kan rumme to elektroner (anvende formlen 4 l +2), de seks elektroner, de d ti og f fjorten. Det stopper ved bane, hvor den sidste elektron, der er givet af Z, er blevet besat.

For yderligere afklaring er nedenunder en række løste øvelser.

Løst øvelser

Beryllium

Ved hjælp af den periodiske tabel er elementet beryllium placeret med en Z = 4; det vil sige, at dets fire elektroner skal rumme i orbitaler.

Fra den første pil i Moeller-diagrammet optager 1-orbitalen to elektroner: 1s ²; efterfulgt af 2'erne orbital, med to yderligere elektroner til tilsætning af 4 i alt: 2s ².

Derfor er elektronisk konfiguration af beryllium udtrykt som 1s ² 2s ². Bemærk, at opsummeringen af ​​overskrifter er lig med antallet af samlede elektroner.

Match

Elementet fosfor har en Z = 15 og har derfor 15 elektroner i alt, som skal besætte orbitaler. For at komme videre, starter du straks med konfigurationen 1s ² 2s ², der indeholder 4 elektroner. Derefter mangler der 9 mere elektroner.

Efter 2'erne orbital "kommer den næste pil" ind i 2p orbitalen og lander endelig i 3s orbitalen. Da 2p orbitaler kan besætte 6 elektroner, og 3s 2 elektroner, har vi: 1s ² 2s ² 2p ⁶ 3s ².

Der mangler stadig 3 mere elektroner, der optager følgende 3p-orbital ifølge Moeller-diagrammet: 1s ² 2s ² 2p ⁶ 3s ² 3p ³, elektronkonfiguration af fosfor.

Zirconium

Elementet zirconium har en Z = 40. Forkortelse af stien med konfigurationen 1s ² 2s ² 2p ⁶ 3s ² 3p ⁶, med 18 elektroner (den fra den ædelgassargon), da mangler 22 flere elektroner. Efter 3p-orbitalen er det næste at udfylde i henhold til Moeller-diagrammet 4s, 3d, 4p og 5s orbitals.

Fylder de fuldstændigt, det vil sige 4s ², 3d ¹⁰, 4p ⁶ og 5s ², tilsættes i alt 20 elektroner. De 2 resterende elektroner er derfor indeholdt i følgende orbital: 4d. Således elektron konfiguration af zirconium er: 1s ² 2s ² 2p ⁶ 3s ² 3p ⁶ 4s ² 3d ¹⁰ 4p ⁶ 5s ² 4d ².

Iridium

Iridium har en Z = 77, så den har 37 ekstra elektroner sammenlignet med zirkonium. Fra og med, det vil sige 1s ² 2s ² 2p ⁶ 3s ² 3p ⁶ 4s ² 3d ¹⁰ 4p ⁶ 5s ² 4d ¹⁰, vi skal tilføje 29 elektroner med følgende orbitaler i Moeller-diagrammet.

Tegning af nye diagonaler, de nye orbitaler er: 5p, 6s, 4f og 5d. Påfyldning af de første tre orbitaler fuldstændigt har vi: 5p ⁶, 6s ² og 4f ¹⁴, for at give i alt 22 elektroner.

Så 7 elektroner mangler, som er i 5d-orbitalen: 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.

Ovenstående er elektronkonfiguration af iridium,. Bemærk at 6s ² og 5d ⁷ orbitaler er fremhævet med fed skrift for at angive, at de korrekt svarer til valensen skallen af dette metal.

Undtagelser fra Moeller-diagrammet og Madelungs regel

Der er mange elementer i den periodiske tabel, der ikke overholder det, der netop er blevet forklaret. Deres elektronkonfigurationer adskiller sig eksperimentelt fra dem, der er forudsagt af kvanteårsager.

Blandt de elementer, der præsenterer disse uoverensstemmelser, er: chrom (Z = 24), kobber (Z = 29), sølv (Z = 47), rhodium (Z = 45), cerium (Z = 58), niobium (Z = 41) og mange flere.

Undtagelser er meget hyppige ved udfyldning af d- og f-orbitaler. F.eks. Skal krom have en valenskonfiguration 4s ² 3d ^{4 i} henhold til Moellers diagram og Madelungs regel, men det er faktisk 4s ¹ 3d ⁵.

Endelig skal valenskonfigurationen af ​​sølv være 5s ² 4d ⁹; men det er virkelig 5s ¹ 4d ¹⁰.

Referencer

1. Gavira J. Vallejo M. (6. august 2013). Undtagelser fra Madelungs regel og Moellers diagram i den elektroniske konfiguration af kemiske elementer. Gendannes fra: triplenlace.com
2. Min superklasse. (sf) Hvad er elektronkonfiguration? Gendannes fra: misuperclase.com
3. Wikipedia. (2018). Moeller-diagram. Gendannet fra: es.wikipedia.org
4. Dummies. (2018). Sådan repræsenteres elektroner i et energiniveaudiagram. Gendannes fra: dummies.com
5. Nave R. (2016). Order of Filling of Electron States. Gendannes fra: hyperphysics.phy-astr.gsu.edu