MOELLERA DIAGRAMMA: NO KĀ TĀ SASTĀV, UN VINGRINĀJUMI IR ATRISINĀTI - ĶĪMIJA - 2025

Moeller shēma vai metode lietus ir grafisks un mnemonisks metode mācīties Madelung noteikumu; tas ir, kā uzrakstīt elementa elektronu konfigurāciju. To raksturo diagonāļu vilkšana pa orbitāļu kolonnām un, sekojot bultiņas virzienam, tiek noteikta atbilstoša secība atomam.

Dažās pasaules daļās Moellera diagramma ir pazīstama arī kā lietus metode. Tādējādi orbitālu aizpildīšanā tiek noteikta kārtība, ko arī nosaka ar trim kvantu skaitļiem n, l un ml.

Avots: Gabriel Bolívar

Augšējā attēlā parādīta vienkārša Moellera diagramma. Katra kolonna atbilst dažādiem orbitāļiem: s, p, d un f ar attiecīgajiem enerģijas līmeņiem. Pirmā bultiņa norāda, ka jebkura atoma piepildīšanai jāsākas ar 1s orbitāli.

Tādējādi nākamajai bultiņai jāsākas no 2s orbītas, un tad no 2p caur 3s orbitāli. Tādā veidā, it kā lietus, tiek atzīmētas orbitāles un tajās esošo elektronu skaits (4 l +2).

Moellera diagramma ir ievads tiem, kas pēta elektronu konfigurācijas.

Kāda ir Moellera diagramma?

Madelunga noteikums

Tā kā Moellera diagramma sastāv no Madelunga noteikuma grafiska attēlojuma, ir jāzina, kā tas darbojas. Orbitālu aizpildīšanai jāievēro šādi divi noteikumi:

-Vispirms tiek piepildītas orbitāles ar zemākajām n + l vērtībām, kur n ir galvenais kvantu skaitlis un l ir orbītas leņķiskais impulss. Piemēram, 3d orbitāle atbilst n = 3 un l = 2, tāpēc n + l = 3 + 2 = 5; tikmēr 4s orbitāle atbilst n = 4 un l = 0, un n + l = 4 + 0 = 4. No iepriekšminētā tiek noteikts, ka elektroni vispirms aizpilda 4s orbitāli nekā 3d.

-Ja diviem orbitāļiem ir vienāda vērtība n + l, elektroni vispirms aizņem vienu ar zemāko n vērtību. Piemēram, 3d orbitālei ir vērtība n + l = 5, tāpat kā 4p orbitālei (4 + 1 = 5); bet, tā kā 3d ir mazākā n vērtība, tā vispirms aizpilda nekā 4p.

No diviem iepriekšējiem novērojumiem var sasniegt šādu orbitālu aizpildīšanas secību: 1s 2s 2p 3s 3p 4s 3d 4p.

Veicot tās pašas darbības dažādām n + l vērtībām katram orbitālam, iegūst citu atomu elektroniskās konfigurācijas; kuru savukārt grafiski var noteikt arī pēc Moellera diagrammas.

Veicamie soļi

Madelunga noteikums nosaka formulu n + l, ar kuru elektronu konfigurāciju var “apbruņot”. Tomēr, kā minēts, Moellera diagramma to jau grafiski attēlo; tāpēc vienkārši sekojiet tās kolonnām un soli pa solim zīmējiet diagonāles.

Kā tad jūs sākat atoma elektronisko konfigurēšanu? Lai to izdarītu, vispirms jāzina tā atomu skaitlis Z, kas pēc definīcijas neitrālam atomam ir vienāds ar elektronu skaitu.

Tādējādi ar Z mēs iegūstam elektronu skaitu, un, ņemot to vērā, mēs sākam zīmēt diagonāles caur Moellera diagrammu.

S orbitālēs var izvietot divus elektronus (izmantojot formulu 4 l +2), p sešus elektronus, d desmit un četrpadsmit. Tas apstājas pie orbitāles, kur ir aizņemts pēdējais Z ievadītais elektrons.

Tālākai skaidrošanai zemāk ir atrisinātu vingrinājumu sērija.

Atrisināti vingrinājumi

Berilijs

Izmantojot periodisko tabulu, berilija elements atrodas ar Z = 4; tas ir, tā četriem elektroniem jābūt izvietotiem orbitālēs.

Sākot ar pirmo bultiņu Moellera diagrammā, 1s orbitāle aizņem divus elektronus: 1s ² ; kam seko 2s orbitāle ar diviem papildu elektroniem, lai kopā pievienotu 4: 2s ² .

Tāpēc berilija elektronu konfigurācija, kas izteikta kā 1s ² 2s ² . Ņemiet vērā, ka virsrakstu indeksa summa ir vienāda ar kopējo elektronu skaitu.

Sakritība

Elementa fosfora Z = 15 ir, un tāpēc tajā kopumā ir 15 elektroni, kuriem jāaizņem orbitāles. Lai virzītos uz priekšu, jūs uzreiz sākat ar 1s ² 2s ² konfigurāciju , kurā ir 4 elektroni. Tad trūktu vēl 9 elektronu.

Pēc 2s orbitāles nākamā bultiņa "ieiet" 2p orbitālē, visbeidzot, nolaižoties 3s orbitālē. Tā kā 2p orbitāles var aizņemt 6 elektronus, bet 3s 2 elektroni, mums ir: 1s ² 2s ² 2p ⁶ 3s ² .

Joprojām trūkst vēl 3 elektronu, kas saskaņā ar Moellera diagrammu aizņem šādus 3p orbitālus: 1s ² 2s ² 2p ⁶ 3s ² 3p ³ , fosfora elektronu konfigurācija.

Cirkonijs

Elementa cirkonijam ir Z = 40. Saīsinot ceļu ar 1s ² 2s ² 2p ⁶ 3s ² 3p ⁶ konfigurāciju ar 18 elektroniem (cēlgāzes argona elektronu), tad trūktu vēl 22 elektronu. Pēc 3p orbītas nākamās, kas jāaizpilda saskaņā ar Moellera diagrammu, ir 4s, 3d, 4p un 5s orbitāles.

Pilnībā tos piepildot, tas ir, 4s ² , 3d ¹⁰ , 4p ⁶ un 5s ² , kopā pievieno 20 elektronus. Tāpēc 2 atlikušie elektroni atrodas šādā orbitālē: 4d. Tādējādi cirkonija elektronu konfigurācija ir: 1s ² 2s ² 2p ⁶ 3s ² 3p ⁶ 4s ² 3d ¹⁰ 4p ⁶ 5s ² 4d ² .

Iridijs

Iridijam ir Z = 77, tāpēc tam ir vēl 37 papildu elektroni, salīdzinot ar cirkoniju. Sākot no, tas ir, 1s ² 2s ² 2p ⁶ 3s ² 3p ⁶ 4s ² 3d ¹⁰ 4p ⁶ 5s ² 4d ¹⁰ , mums jāpievieno 29 elektroni ar šādām Moellera diagrammas orbītām.

Zīmējot jaunas diagonāles, jaunās orbitāles ir: 5p, 6s, 4f un 5d. Pilnībā piepildot pirmās trīs orbitāles, mums ir: 5p ⁶ , 6s ² un 4f ¹⁴ , lai kopā iegūtu 22 elektronus.

Tātad trūkst 7 elektronu, kas atrodas 5.d orbitālē: 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 .

Iepriekš aprakstītā iridija elektronu konfigurācija. Ņemiet vērā, ka 6s orbitāles ² un 5d ⁷ ir parādītas treknrakstā, lai norādītu, ka tās pareizi pieder pie metāla valences korpusa.

Izņēmumi no Moellera diagrammas un Madelunga noteikuma

Periodiskajā tabulā ir daudz elementu, kas nepakļaujas tam, kas tikko tika izskaidrots. Viņu elektronu konfigurācijas eksperimentāli atšķiras no tām, kas paredzētas kvantu iemeslu dēļ.

Starp elementiem, kas raksturo šīs neatbilstības, ir: hroms (Z = 24), varš (Z = 29), sudrabs (Z = 47), rodijs (Z = 45), cerijs (Z = 58), niobijs (Z = 41). un vēl daudz vairāk.

Izņēmumi ir ļoti bieži, piepildot d un f orbitāles. Piemēram, hromam vajadzētu būt valences konfigurācijai 4s ² 3d ⁴ saskaņā ar Moellera diagrammu un Madelunga likumu, bet patiesībā tas ir 4s ¹ 3d ⁵ .

Un, visbeidzot, sudraba valences konfigurācijai jābūt 5s ² 4d ⁹ ; bet tas tiešām ir 5s ¹ 4d ¹⁰ .

Atsauces

1. Gavira J. Vallejo M. (2013. gada 6. augusts). Izņēmumi no Madelunga noteikuma un Moellera diagrammas ķīmisko elementu elektroniskajā konfigurācijā. Atgūts no: triplenlace.com
2. Mana superklase. (sf) Kas ir elektronu konfigurācija? Atgūts no: misuperclase.com
3. Wikipedia. (2018). Moellera diagramma. Atgūts no: es.wikipedia.org
4. Manekeni. (2018). Kā elektronus attēlot enerģijas līmeņa diagrammā. Atgūts no: dummies.com
5. Nave R. (2016). Elektronu stāvokļu aizpildīšanas kārtība. Atgūts no: hyperphysics.phy-astr.gsu.edu