MOELLER-DIAGRAM: VAD DET BESTÅR AV OCH ÖVNINGAR LÖST - KEMI - 2025

Den Moeller diagrammet eller metod av regn är ett grafiskt och mnemonic metod för att lära sig Madelung regeln; det vill säga hur man skriver elektronkonfigurationen för ett element. Det kännetecknas av att dra diagonaler genom orbitalens kolumner, och efter pilens riktning fastställs lämplig ordning på samma för en atom.

I vissa delar av världen är Moeller-diagrammet också känt som regnmetoden. Genom detta definieras en ordning i fyllningen av orbitalerna, som också definieras av de tre kvantumren n, l och ml.

Källa: Gabriel Bolívar

Ett enkelt Moeller-diagram visas på bilden ovan. Varje kolumn motsvarar olika orbitaler: s, p, d och f, med deras respektive energinivåer. Den första pilen indikerar att fyllningen av valfri atom måste börja med 1: s kretslopp.

Således måste nästa pil börja från 2s-kretsloppet, och sedan från 2p till 3-talets kretslopp. På det här sättet, som om det var ett regn, noteras orbitalerna och antalet elektroner som de inrymmer (4 l +2).

Moeller-diagrammet representerar en introduktion för dem som studerar elektronkonfigurationer.

Vad är Moeller-diagrammet?

Madelungs regel

Eftersom Moeller-diagrammet består av en grafisk representation av Madelungs regel, är det nödvändigt att veta hur det senare fungerar. Fyllningen av orbitalerna måste följa följande två regler:

- Orbitalerna med de lägsta värdena för n + l fylls först, där n är det viktigaste kvantumret och l är det vinkelriktade kretsloppet. Till exempel motsvarar 3d-banan n = 3 och l = 2, därför är n + l = 3 + 2 = 5; under tiden motsvarar 4: s omlopp n = 4 och l = 0, och n + l = 4 + 0 = 4. Från ovanstående konstateras att elektronema fyller 4-banans första än den 3d.

-Om två orbitaler har samma värde på n + l kommer elektronerna att ockupera den med det lägsta värdet på n först. Till exempel har 3d-banan ett värde av n + l = 5, liksom 4p-kretsloppet (4 + 1 = 5); men eftersom 3d har det minsta värdet på n kommer det att fyllas först än 4p.

Från de två tidigare observationerna kan följande ordning på fyllning av orbitalerna uppnås: 1s 2s 2p 3s 3p 4s 3d 4p.

Genom att följa samma steg för olika värden på n + l för varje orbital erhålls de elektroniska konfigurationerna av andra atomer; vilket i sin tur också kan bestämmas av Moeller-diagrammet grafiskt.

Steg att följa

Madelungs regel fastställer formeln n + l, med vilken elektronkonfigurationen kan "beväpnas". Som nämnts representerar emellertid Moeller-diagrammet redan grafiskt detta; så följ bara kolumnerna och rita diagonaler steg för steg.

Hur startar du då den elektroniska konfigurationen av en atom? För att göra detta måste du först känna till dess atomnummer Z, som per definition för en neutral atom är lika med antalet elektroner.

Med Z får vi således antalet elektroner, och med detta i åtanke börjar vi rita diagonaler genom Moeller-diagrammet.

Orbitalerna kan rymma två elektroner (tillämpa formeln 4 l +2), de sex elektronerna, d tio och f fjorton. Den stannar vid kretsloppet där den sista elektron som ges av Z har varit upptagen.

För ytterligare förtydligande nedan finns en serie lösta övningar.

Lösta övningar

Beryllium

Med hjälp av det periodiska systemet finns elementet beryllium med en Z = 4; det vill säga dess fyra elektroner måste rymmas i orbitalerna.

Från och med den första pilen i Moeller-diagrammet upptar 1-banans två elektroner: 1s ² ; följt av 2-talets omloppsbana, med ytterligare två elektroner för att lägga till 4 totalt: 2s ² .

Därför elektronkonfigurationen av beryllium, uttryckt som 1s ² 2s ² . Observera att summeringen av superskript är lika med antalet totala elektroner.

Match

Elementet fosfor har en Z = 15 och har därför 15 elektroner totalt som måste uppta orbitalerna. För att gå framåt börjar du genast med konfigurationen 1s ² 2s ² , som innehåller fyra elektroner. Då skulle ytterligare 9 elektroner saknas.

Efter 2-talets kretslopp "kommer" nästa pil in i 2p-kretsloppet och landar slutligen i 3-talets kretslopp. Eftersom 2p-orbitalerna kan uppta 6 elektroner och 3s 2-elektroner har vi: 1s ² 2s ² 2p ⁶ 3s ² .

Det finns fortfarande ytterligare 3 elektroner som saknar följande 3p-kretslopp enligt Moeller-diagrammet: 1s ² 2s ² 2p ⁶ 3s ² 3p ³ , fosforens elektronkonfiguration.

zirkonium

Elementet zirkonium har en Z = 40. Förkorta banan med 1s ² 2s ² 2p ⁶ 3s ² 3p ^6- konfigurationen , med 18 elektroner (den för den ädelgasargon), då skulle 22 fler elektroner saknas. Efter 3p-omloppet är nästa att fylla enligt Moeller-diagrammet 4s, 3d, 4p och 5s orbitals.

Att fylla dem helt, det vill säga 4s ² , 3d ¹⁰ , 4p ⁶ och 5s ² , läggs totalt 20 elektroner till. De två återstående elektronerna är därför inrymda i följande omloppsbana: 4d. Således är elektronkonfigurationen av zirkonium: 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 ytterligare elektroner jämfört med zirkonium. Med utgångspunkt från, det vill säga 1s ² 2s ² 2p ⁶ 3s ² 3p ⁶ 4s ² 3d ¹⁰ 4p ⁶ 5s ² 4d ¹⁰ , måste vi lägga till 29 elektroner med följande banor i Moeller-diagrammet.

Rita nya diagonaler, de nya orbitalerna är: 5p, 6s, 4f och 5d. Att fylla de tre första orbitalerna fullständigt har vi: 5p ⁶ , 6s ² och 4f ¹⁴ , för att ge totalt 22 elektroner.

Så 7 elektroner saknas, som är på 5d orbital: 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 .

Ovanstående är elektronkonfigurationen av iridium. Observera att 6s ² och 5d ⁷ orbitaler är markerade med fet stil för att indikera att de korrekt motsvarar valensskalet för denna metall.

Undantag från Moeller-diagrammet och Madelungs regel

Det finns många element i den periodiska tabellen som inte följer det som just har förklarats. Deras elektronkonfigurationer skiljer sig experimentellt från de som förutses av kvantskäl.

Bland de element som presenterar dessa skillnader är: krom (Z = 24), koppar (Z = 29), silver (Z = 47), rodium (Z = 45), cerium (Z = 58), niob (Z = 41) och många fler.

Undantag är mycket vanliga vid fyllning av d- och f-orbitalerna. Till exempel bör krom ha en valenskonfiguration 4s ² 3d ⁴ enligt Moellers diagram och Madelungs regel, men det är faktiskt 4s ¹ 3d ⁵ .

Och slutligen bör valenskonfigurationen för silver vara 5s ² 4d ⁹ ; men det är verkligen 5s ¹ 4d ¹⁰ .

referenser

1. Gavira J. Vallejo M. (6 augusti 2013). Undantag från Madelungs regel och Moellers diagram i den elektroniska konfigurationen av kemiska element. Återställd från: triplenlace.com
2. Min superklass. (sf) Vad är elektronkonfiguration? Återställd från: misuperclase.com
3. Wikipedia. (2018). Moeller-diagram. Återställd från: es.wikipedia.org
4. Dummies. (2018). Hur man representerar elektroner i ett energinivåschema. Återställd från: dummies.com
5. Nave R. (2016). Order för fyllning av elektronstater. Återställdes från: hyperphysics.phy-astr.gsu.edu