MOELLERJEV DIAGRAM: IZ ČESA JE SESTAVLJENA IN REŠENE VAJE - KEMIJA - 2026

Moeller diagram ali metoda dežju je grafični in okrajšava način, da se naučijo pravila Madelung; to je, kako napisati elektronsko konfiguracijo elementa. Zanj je značilno, da skozi stebre orbitale narišemo diagonale in po smeri puščice se vzpostavi ustrezen vrstni red istega atoma.

V nekaterih delih sveta je Moellerjev diagram znan tudi kot metoda dežja. Skozi to je določen vrstni red pri polnjenju orbitalov, ki so definirani tudi s tremi kvantnimi števili n, l in ml.

Vir: Gabriel Bolívar

Preprost Moellerjev diagram je prikazan na zgornji sliki. Vsak stolpec ustreza različnim orbitam: s, p, d in f, z ustreznimi nivoji energije. Prva puščica kaže, da se mora polnjenje katerega koli atoma začeti z orbito 1s.

Tako se mora naslednja puščica začeti od orbita 2s, nato pa od 2p skozi orbital 3s. Na ta način, kot bi dež, opazimo orbitale in število elektronov, ki jih hranijo (4 l +2).

Moellerjev diagram predstavlja uvod za tiste, ki preučujejo elektronske konfiguracije.

Kaj je Moellerjev diagram?

Vladavina Madelung

Ker Moellerjev diagram sestavlja grafični prikaz Madelungovega pravila, je treba vedeti, kako slednje deluje. Pri izpolnjevanju orbitov morata biti upoštevana naslednja dva pravila:

-Orbitale z najnižjimi vrednostmi n + l se najprej zapolnijo, kjer je n glavno kvantno število in l je orbitalni kotni zagon. Na primer, 3d orbitala ustreza n = 3 in l = 2, zato je n + l = 3 + 2 = 5; medtem, 4b orbitala ustreza n = 4 in l = 0, in n + l = 4 + 0 = 4. Iz zgoraj navedenega je ugotovljeno, da elektroni najprej zapolnijo 4s orbitalno kot 3d.

-Če imata dve orbitali enako vrednost n + l, bodo elektroni zasedali tisto z najnižjo vrednostjo n najprej. Na primer, 3d orbitala ima vrednost n + l = 5, prav tako tudi orbital 4p (4 + 1 = 5); ker pa ima 3d najmanjšo vrednost n, bo najprej napolnil 4p.

Iz dveh prejšnjih opazovanj je mogoče doseči naslednji vrstni red polnjenja orbitale: 1s 2s 2p 3s 3p 4s 3d 4p.

Po istih korakih za različne vrednosti n + l za vsako orbitolo dobimo elektronske konfiguracije drugih atomov; kar pa lahko tudi z Moellerjevim diagramom določimo grafično.

Koraki za sledenje

Madelung-ovo pravilo vzpostavlja formulo n + l, s katero je lahko elektronska konfiguracija "oborožena". Vendar, kot rečeno, Moellerjev diagram že grafično predstavlja; zato le sledite njegovim stolpcem in narišite diagonale korak za korakom.

Kako potem začnete elektronsko konfiguracijo atoma? Če želite to narediti, morate najprej poznati njegovo atomsko številko Z, ki je po definiciji za nevtralni atom enako številu elektronov.

Tako z Z dobimo število elektronov in s tem v mislih začnemo risati diagonale skozi Moellerjev diagram.

S orbitala lahko sprejme dva elektrona (po formuli 4 l +2), p šest elektronov, d ten in f štirinajst. Ustavi se na orbitali, kjer je zaseden zadnji elektron, ki ga je dal Z.

Za nadaljnje pojasnilo je spodaj niz rešenih vaj.

Rešene vaje

Berilij

S pomočjo periodične tabele se element berilij nahaja z Z = 4; to pomeni, da morajo biti njeni štirje elektroni nameščeni v orbitali.

Začetek nato s prvo puščico v Moellerjevem diagramu orbita 1s zaseda dva elektrona: 1s ² ; sledita orbita 2s z dvema dodatnima elektronoma, ki jima dodata skupaj 4: 2s ² .

Zato je elektronska konfiguracija berilija, izražena kot 1s ² 2s ² . Upoštevajte, da je vsota nadpisov enaka številu skupnih elektronov.

Ujemanje

Element fosfor ima Z = 15, zato ima skupaj 15 elektronov, ki morajo zasedati orbitale. Če se želite premakniti naprej, začnete naenkrat s konfiguracijo 1s ² 2s ² , ki vsebuje 4 elektrone. Potem bi manjkalo še 9 elektronov.

Po orbiti 2s naslednja puščica "vstopi" v orbito 2p in končno pristane v orbiti 3s. Ker lahko 2p orbitale zasedajo 6 elektronov, 3s 2 elektroni pa imamo: 1s ² 2s ² 2p ⁶ 3s ² .

Manjkajo še trije elektroni, ki zasedajo naslednjo 3p orbitolo po Moellerjevem diagramu: 1s ² 2s ² 2p ⁶ 3s ² 3p ³ , elektronska konfiguracija fosforja.

Cirkonij

Element cirkonij ima Z = 40. Skrajšanje poti s konfiguracijo 1s ² 2s ² 2p ⁶ 3s ² 3p ⁶ z 18 elektroni (tistim iz plemenitega argona) bi manjkalo še 22 elektronov. Po orbitalu 3p so naslednje po Moellerjevem diagramu naslednje orbite 4s, 3d, 4p in 5s.

Če jih napolnimo v celoti, to je 4s ² , 3d ¹⁰ , 4p ⁶ in 5s ² , dodamo skupno 20 elektronov. Dva preostala elektrona sta torej nameščena v naslednji orbitali: 4d. Tako je elektronska konfiguracija cirkonija: 1s ² 2s ² 2p ⁶ 3s ² 3p ⁶ 4s ² 3d ¹⁰ 4p ⁶ 5s ² 4d ² .

Iridij

Iridij ima Z = 77, torej ima 37 dodatnih elektronov v primerjavi s cirkonijem. Izhajajoč iz, to je 1s ² 2s ² 2p ⁶ 3s ² 3p ⁶ 4s ² 3d ¹⁰ 4p ⁶ 5s ² 4d ¹⁰ , moramo dodati naslednje elektrone z naslednjimi orbitlami Moellerjevega diagrama.

Vlečemo nove diagonale, nove orbite so: 5p, 6s, 4f in 5d. V celoti zapolnimo prve tri orbite: 5p ⁶ , 6s ² in 4f ¹⁴ , da dobimo skupaj 22 elektronov.

Torej manjka 7 elektronov, ki so v 5d orbitali: 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 .

Zgoraj je elektronska konfiguracija iridija. Upoštevajte, da sta orbita 6s ² in 5d ⁷ označena krepko, da označujeta, da pravilno ustrezata valenčni lupini te kovine.

Izjeme Moellerjevega diagrama in pravila Madelung

V periodični tabeli je veliko elementov, ki ne upoštevajo natanko pojasnjenega. Njihove elektronske konfiguracije se eksperimentalno razlikujejo od predvidenih iz kvantnih razlogov.

Med elementi, ki predstavljajo to neskladje, so: krom (Z = 24), baker (Z = 29), srebro (Z = 47), rodij (Z = 45), cerij (Z = 58), niobij (Z = 41) in še veliko več.

Izjeme so zelo pogoste pri izpolnjevanju d in f orbitale. Na primer, krom mora imeti valentno nastavitev 4s ² 3d ⁴ po Moellerjevem diagramu in Madelungovem pravilu, vendar je dejansko 4s ¹ 3d ⁵ .

Na koncu bi morala biti tudi valenčna konfiguracija srebra 5s ² 4d ⁹ ; ampak res je 5s ¹ 4d ¹⁰ .

Reference

1. Gavira J. Vallejo M. (6. avgust 2013). Izjeme vladavine Madelung in Moellerjev diagram v elektronski konfiguraciji kemičnih elementov. Pridobljeno: triplenlace.com
2. Moj superklas. (sf) Kaj je konfiguracija elektronov? Pridobljeno: misuperclase.com
3. Wikipedija. (2018). Moellerjev diagram. Pridobljeno: es.wikipedia.org
4. Lutki. (2018). Kako predstaviti elektrone v diagramu nivoja energije. Pridobljeno: dummies.com
5. Nave R. (2016). Vrstni red polnjenja elektronskih držav. Pridobljeno: hiperfizika.fi-astr.gsu.edu