MOELLER ДИАГРАМА: ОТ КАКВО СЕ СЪСТОИ И РЕШЕНИ УПРАЖНЕНИЯ - ХИМИЯ - 2025

Най- Moeller диаграма или метода на дъжда е графичен и мнемоничен метод, за да се научат правилото Madelung; тоест как да напишем електронната конфигурация на елемент. Характеризира се с изчертаване на диагонали през колоните на орбиталите и следвайки посоката на стрелката се установява подходящият ред на същия за атом.

В някои части на света диаграмата на Молер е известна още като метод за дъжд. Чрез това се определя ред в попълването на орбиталите, които се определят и от трите квантови числа n, l и ml.

Източник: Габриел Боливар

Проста диаграма на Moeller е показана на изображението по-горе. Всяка колона съответства на различни орбитали: s, p, d и f, със съответните им енергийни нива. Първата стрелка показва, че пълненето на всеки атом трябва да започва с орбитала 1s.

По този начин следващата стрелка трябва да започне от орбиталата 2s, а след това от 2p през орбиталата 3s. По този начин, сякаш е дъжд, се отбелязват орбиталите и броят на електроните, които притежават (4 l +2).

Диаграмата на Moeller представлява въведение за тези, които изучават електронни конфигурации.

Каква е диаграмата на Moeller?

Правилото на Madelung

Тъй като диаграмата на Moeller се състои от графично представяне на правилото на Madelung, е необходимо да се знае как работи последното. Запълването на орбиталите трябва да се подчинява на следните две правила:

-На първо място се запълват орбиталите с най-ниски стойности на n + l, където n е главното квантово число, а l е орбиталният ъглов импулс. Например, 3d орбиталата съответства на n = 3 и l = 2, следователно, n + l = 3 + 2 = 5; междувременно орбиталата 4s съответства на n = 4 и l = 0, и n + l = 4 + 0 = 4. От гореизложеното се установява, че електроните първо запълват 4s орбитала от 3d.

-Ако две орбитали имат една и съща стойност n + l, електроните ще заемат първата с най-ниската стойност на n първо. Например, 3d орбиталата има стойност n + l = 5, както и орбиталата 4p (4 + 1 = 5); но тъй като 3d има най-малката стойност n, тя ще запълни първо от 4p.

От двете предишни наблюдения може да се достигне следния ред на попълване на орбиталите: 1s 2s 2p 3s 3p 4s 3d 4p.

Следвайки едни и същи стъпки за различни стойности на n + l за всяка орбитала, се получават електронните конфигурации на други атоми; което от своя страна също може да се определи графично от диаграмата на Молер.

Стъпки за следване

Правилото на Madelung установява формулата n + l, с която електронната конфигурация може да бъде "въоръжена". Както обаче беше посочено, диаграмата на Молер вече графично представлява това; така че просто следвайте колоните му и начертайте диагонали стъпка по стъпка.

Как тогава стартирате електронната конфигурация на атом? За да направите това, първо трябва да знаете неговото атомно число Z, което по дефиниция за неутрален атом е равно на броя на електроните.

По този начин със Z получаваме броя на електроните и като имаме предвид това, започваме да рисуваме диагонали чрез диаграмата на Молер.

Орбиталите s могат да приемат два електрона (прилагайки формулата 4 l +2), p шест електрона, d ten и f четиринадесет. Той спира в орбиталата, където е бил зает последният електрон, даден от Z.

За допълнително изясняване по-долу са серия от разрешени упражнения.

Решени упражнения

берилий

Използвайки периодичната таблица, елементът берилий е разположен със Z = 4; т. е. четирите му електрона трябва да бъдат разположени в орбиталите.

Започвайки след това с първата стрелка в диаграмата на Молер, орбиталата 1s заема два електрона: 1s ²; последван от орбитала 2s, с два допълнителни електрона за добавяне на общо 4: 2s ².

Следователно, електронната конфигурация на берилий, изразена като 1s ² 2s ². Обърнете внимание, че сумирането на суперскриптите е равно на броя на общите електрони.

Съвпада

Елементът фосфор има Z = 15 и следователно има общо 15 електрона, които трябва да заемат орбиталите. За да продължите напред, започвате веднага с конфигурацията 1s ² 2s ², която съдържа 4 електрона. Тогава ще липсват още 9 електрона.

След орбиталата 2s, следващата стрелка "влиза" в орбитала 2p, като накрая се приземява в орбиталата 3s. Тъй като 2p орбиталите могат да заемат 6 електрона, а 3s 2 електрона, имаме: 1s ² 2s ² 2p ⁶ 3s ².

Все още липсват още 3 електрона, които заемат следната 3p орбитала по диаграмата на Молер: 1s ² 2s ² 2p ⁶ 3s ² 3p ³, електронна конфигурация на фосфора.

Цирконий

Елементът цирконий има Z = 40. Ако съкратите пътя с конфигурация 1s ² 2s ² 2p ⁶ 3s ² 3p ⁶, с 18 електрона (този на аргоновия благороден газ), тогава ще липсват още 22 електрона. След орбиталата 3p следващата запълване според схемата на Молер са орбиталите 4s, 3d, 4p и 5s.

Запълвайки ги напълно, тоест 4s ², 3d ¹⁰, 4p ⁶ и 5s ², се добавят общо 20 електрона. Следователно, останалите два електрона се помещават в следната орбитала: 4d. По този начин, електронната конфигурация на цирконий е: 1s ² 2s ² 2p ⁶ 3s ² 3p ⁶ 4s ² 3d ¹⁰ 4p ⁶ 5s ² 4d ².

иридий

Иридиумът има Z = 77, така че има 37 допълнителни електрона в сравнение с циркония. Изхождайки от, тоест 1s ² 2s ² 2p ⁶ 3s ² 3p ⁶ 4s ² 3d ¹⁰ 4p ⁶ 5s ² 4d ¹⁰, трябва да добавим 29 електрона със следните орбитали от диаграмата на Moeller.

Начертавайки нови диагонали, новите орбитали са: 5p, 6s, 4f и 5d. Запълването на първите три орбитали напълно имаме: 5p ⁶, 6s ² и 4f ¹⁴, за да дадем общо 22 електрона.

Значи липсват 7 електрона, които са в 5d орбитала: 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.

Горното е електронната конфигурация на иридий,. Обърнете внимание, че орбиталите 6s ² и 5d ⁷ са маркирани с удебелен шрифт, за да показват, че те съответстват правилно на валентната обвивка на този метал.

Изключения от диаграмата на Молер и правилото на Madelung

В периодичната таблица има много елементи, които не се подчиняват на току-що обясненото. Техните електронни конфигурации се различават експериментално от предвидените по квантови причини.

Сред елементите, които представят тези несъответствия са: хром (Z = 24), мед (Z = 29), сребро (Z = 47), родий (Z = 45), церий (Z = 58), ниобий (Z = 41) и много други.

Изключенията са много чести при попълването на орбиталите d и f. Например, хромът трябва да има валентна настройка 4s ² 3d ⁴ според схемата на Moeller и правилото на Madelung, но всъщност това е 4s ¹ 3d ⁵.

Също така и накрая, валентната конфигурация на среброто трябва да бъде 5s ² 4d ⁹; но наистина е 5s ¹ 4d ¹⁰.

Препратки

1. Гавира Дж. Валехо М. (6 август 2013 г.). Изключения от правилото на Madelung и диаграмата на Moeller в електронната конфигурация на химичните елементи. Възстановена от: triplenlace.com
2. Моят суперклас. (sf) Какво е електронна конфигурация? Възстановена от: misuperclase.com
3. Wikipedia. (2018). Moeller диаграма. Възстановено от: es.wikipedia.org
4. Dummies. (2018). Как да представим електроните в диаграма на ниво на енергия. Възстановено от: dummies.com
5. Nave R. (2016). Ред за попълване на електронни държави. Възстановени от: hyperphysics.phy-astr.gsu.edu