Moeller diagram i hvad det består af og løste øvelser

den Moeller diagram eller regn metode er en grafisk og mnemonic metode til at lære Madelung's regel; det vil sige, hvordan man skriver den elektroniske konfiguration af et element. Det er karakteriseret ved at trække en diagonal af kolonner orbitaler, og retningen af ​​pilen rigtige rækkefølge deraf er indstillet til et atom.

I nogle dele af verden er Moeller-diagrammet også kendt som regn metode. Gennem det er en ordre defineret i fyldningen af ​​orbitalerne, som også er defineret af de tre kvante tal n, l og ml.

I det øverste billede vises et simpelt Moeller diagram. Hver søjle svarer til forskellige orbitaler: s, p, d og f, med deres respektive energiniveauer. Den første pil indikerer, at påfyldningen af ​​et hvilket som helst atom skal begynde med 1s omløbet.

Således skal den næste pil starte med 2'ers kredsløb, og derefter med 2p'en går gennem 3'ers kredsløb. På denne måde, som om det var regn, registreres orbitalerne og antallet af elektroner, de holder (4l+2).

Moeller diagrammet repræsenterer en introduktion til dem, der studerer elektroniske konfigurationer.

indeks

• 1 Hvad er Moeller-diagrammet?
  • 1.1 Madelung regel
  • 1.2 Skridt til at følge
• 2 øvelser løst
  • 2.1 Beryllium
  • 2.2 Fosfor
  • 2,3 zirconium 
  • 2.4 Iridium
  • 2.5 Undtagelser til Moeller-diagrammet og Madelung-reglen
• 3 referencer

Hvad er Moeller-diagrammet?

Madelung's Rule

Fordi Moeller-diagrammet består af en grafisk fremstilling af Madelung-reglen, er det nødvendigt at vide, hvordan sidstnævnte fungerer. Fyldningen af ​​orbitalerne skal overholde følgende to regler:

-Orbitalerne med de laveste værdier af n+l de fylder først, bliver n hovedkvantumet og l Orbital vinkelmoment For eksempel svarer 3d-kredsløbet til n= 3 og l= 2 derfor, n+l= 3 + 2 = 5; mens 4s kredsløb svarer til n= 4 og l= 0, og n+l= 4 + 0 = 4. Af det foregående er det fastslået, at elektronerne fylder orbitalet 4s først end 3d.

-Hvis to orbitaler har samme værdi af n+l, elektronerne vil optage først den med den laveste værdi af n. For eksempel har 3d-orbitalet en værdi på n+l= 5, ligesom 4p orbitalet (4 + 1 = 5); men da 3d har den laveste værdi af n, det vil fylde først den 4p.

Fra de to tidligere observationer kan du nå følgende rækkefølge for at fylde orbitalerne: 1s 2s 2p 3s 3p 4s 3d 4p.

Følger de samme trin for forskellige værdier af n+l for hver kredsløb opnås de elektroniske konfigurationer af andre atomer; som igen kan bestemmes af Moeller diagrammet grafisk.

Skridt til at følge

Madelungs regel fastlægger formlen n+l, hvormed den elektroniske konfiguration kan være "bevæbnet". Imidlertid repræsenterer Moeller-diagrammet allerede som grafisk dette; så følg bare dine kolonner og træk diagonalt trin for trin.

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

Således med Z får du antallet af elektroner, og med dette i tankerne begynder du at tegne diagonaler med Moeller diagrammet.

Orbitalerne kan rumme to elektroner (anvendelse af formel 4)l+2), de seks elektroner, de ti d og f fjorten. Det stopper ved orbitalet hvor den sidste elektron givet af Z var optaget.

For yderligere præcisering er nedenstående en række opløste øvelser.

Løste øvelser

beryllium

Ved anvendelse af det periodiske bord er berylliumelementet placeret med en Z = 4; det vil sige, at dets fire elektroner skal være placeret i orbitalerne.

Fra den første pil i Moeller-diagrammet indtager 1s-kredsløbet to elektroner: 1s²; efterfulgt af 2s kredsløb, med to ekstra elektroner for at tilføje 4 i alt: 2s².

Derfor er den elektroniske konfiguration af beryllium udtrykt som [Be] 1s²2s². Bemærk, at superscript summen er lig med antallet af totale elektroner.

phosphor

Fosforelementet har en Z = 15, og derfor har den totalt 15 elektroner, som skal besætte orbitalerne. For at komme videre, starter du med en gang med 1'ens konfiguration²2s², som indeholder 4 elektroner. Derefter ville 9 flere elektroner mangle.

Efter 2'ers kredsløb kommer den næste pil "ind i" gennem 2p-kredsløbet og falder til sidst i 3'ers kredsløb. Som 2p orbitaler kan optage 6 elektroner og 3s 2 elektroner, har vi: 1s²2s²2p⁶3S².

Der mangler endnu tre elektroner, som besætter følgende 3p-kredsløb ifølge Moeller-diagrammet: 1s²2s²2p⁶3S²3p³, elektronisk fosforkonfiguration [P].

zirconium

Zirkoniumelementet har en Z = 40. Forkortelsesvej med 1s konfiguration²2s²2p⁶3S²3p⁶, med 18 elektroner (den af ​​argon ædelgas) ville 22 elektroner mangle. Efter 3p, følgende i fyldt ifølge diagrammet er 4s orbitaler Moeller, 3d, 4p og 5s.

Fyldning dem helt, det vil sige 4s², 3d¹⁰, 4p⁶ og 5s², i alt 20 elektroner tilsættes. De resterende 2 elektroner er derfor anbragt i den næste omgang: 4d. Således er den elektroniske konfiguration af zirconiumet [Zr]: 1s²2s²2p⁶3S²3p⁶4s²3d¹⁰4p⁶5S²4d².

iridium

Iridium har en Z = 77, så den har 37 ekstra elektroner med hensyn til zirconium. Starter fra [Cd], det vil sige 1s²2s²2p⁶3S²3p⁶4s²3d¹⁰4p⁶5S²4d¹⁰, du skal tilføje 29 elektroner med følgende orbitaler af Moeller diagrammet.

Sporing af nye diagonaler, de nye orbitaler er: 5p, 6s, 4f og 5d. Fyldning af de første tre orbitaler helt har vi: 5p⁶, 6s² og 4f¹⁴, at give i alt 22 elektroner.

Så der mangler 7 elektroner, som er i 5d: 1s kredsløb²2s²2p⁶3S²3p⁶4s²3d¹⁰4p⁶5S²4d¹⁰5p⁶6s²4f¹⁴5d⁷.

Den forrige er den elektroniske konfiguration af iridium, [Go]. Bemærk at 6s orbitaler² og 5d⁷ De er markeret med fed skrift for at angive, at de svarer korrekt til valenslaget af dette metal.

Undtagelser fra Moeller-diagrammet og Madelung-reglen

Der er mange elementer i det periodiske bord, der ikke overholder det, der netop er blevet forklaret. Deres elektroniske konfigurationer afviger eksperimentelt fra dem, der forudsiges af kvanteårsager.

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

Undtagelserne er meget hyppige i fyldningen af ​​d- og f-orbitalerne. For eksempel skal krom have en 4s valence-konfiguration²3d⁴ ifølge Moellers diagram og Madelung's regel, men det er virkelig 4s¹3d⁵.

Endelig bør sølvens valensekonfiguration være 5s²4d⁹; men det er virkelig 5'erne¹4d¹⁰.

referencer

1. Gavira J. Vallejo M. (6. august 2013). Undtagelser fra Madelung-reglen og Moeller-diagrammet i de elektroniske konfigurationer af de kemiske elementer. Gendannet fra: triplenlace.com
2. Misuperclase. (s.f.) Hvad er elektronisk konfiguration? Hentet fra: misuperclase.com
3. Wikipedia. (2018). Moeller diagram. Hentet fra: en.wikipedia.org
4. Dummies. (2018). Hvordan repræsenterer elektroner i et energiniveau diagram. Hentet fra: dummies.com
5. Skib R. (2016). Fyldningsordre for elektronstater. Hentet fra: hyperphysics.phy-astr.gsu.edu