MOELLER DIAGRAM: HVA DET BESTÅR AV OG ØVELSER LØST - KJEMI - 2026

Den Moeller diagram eller metode for regn er en grafisk og mnemonisk metode for å lære den Madelung regel; det vil si hvordan man skriver elektronkonfigurasjonen til et element. Det kjennetegnes ved å trekke diagonaler gjennom kolonnene i orbitalene, og etter pilens retning etableres passende rekkefølge av det samme for et atom.

I noen deler av verden er Moeller-diagrammet også kjent som regnmetoden. Gjennom dette blir en orden definert i utfyllingen av orbitalene, som også er definert av de tre kvantetallene n, l og ml.

Kilde: Gabriel Bolívar

Et enkelt Moeller-diagram er vist på bildet over. Hver kolonne tilsvarer forskjellige orbitaler: s, p, d og f, med deres respektive energinivå. Den første pilen indikerer at fylling av et hvilket som helst atom må begynne med 1s-bane.

Dermed må neste pil starte fra 2s orbital, og deretter fra 2p gjennom 3s orbital. På denne måten, som om det var regn, noteres orbitalene og antall elektroner de huser (4 l +2).

Moeller-diagrammet representerer en introduksjon for de som studerer elektronkonfigurasjoner.

Hva er Moeller-diagrammet?

Madelungs regel

Siden Moeller-diagrammet består av en grafisk fremstilling av Madelungs regel, er det nødvendig å vite hvordan sistnevnte fungerer. Fyllingen av orbitalene må overholde følgende to regler:

-Banene med de laveste verdiene på n + l fylles først, der n er det viktigste kvantetallet, og l er det vinkelmoment på banen. For eksempel tilsvarer 3d-bane n = 3 og l = 2, derfor er n + l = 3 + 2 = 5; i mellomtiden tilsvarer 4s-bane n = 4 og l = 0, og n + l = 4 + 0 = 4. Fra det ovennevnte er det slått fast at elektronene fyller 4s-bane først enn den 3d-ene.

-Hvis to orbitaler har samme verdi på n + l, vil elektronene okkupere den som har den laveste verdien av n først. For eksempel har 3d-orbitalen en verdi på n + l = 5, og 4p-orbitalen (4 + 1 = 5); men siden 3d har den minste verdien av n, vil den fylle først enn 4p.

Fra de to foregående observasjonene kan følgende rekkefølge for fylling av orbitalene oppnås: 1s 2s 2p 3s 3p 4s 3d 4p.

Ved å følge de samme trinnene for forskjellige verdier på n + l for hver bane, oppnås de elektroniske konfigurasjonene av andre atomer; som igjen også kan bestemmes av Moeller-diagrammet grafisk.

Fremgangsmåte for å følge

Madelungs regel etablerer formelen n + l, som elektronkonfigurasjonen kan "bevæpnes" med. Som nevnt representerer imidlertid Moeller-diagrammet dette allerede grafisk; så bare følg kolonnene og tegne diagonaler trinn for trinn.

Hvordan starter du den elektroniske konfigurasjonen av et atom? For å gjøre dette, må du først kjenne atomnummeret Z, som per definisjon for et nøytralt atom er lik antall elektroner.

Dermed får vi antall elektroner med Z, og med dette i tankene begynner vi å tegne diagonaler gjennom Moeller-diagrammet.

Orbitalene har plass til to elektroner (bruker formelen 4 l +2), de seks elektronene, de ti og de fjorten. Den stopper ved bane hvor det siste elektronet som er gitt av Z, har vært okkupert.

For ytterligere avklaring, nedenfor er en serie løste øvelser.

Løste øvelser

beryllium

Ved bruk av det periodiske systemet er elementet beryllium lokalisert med en Z = 4; det vil si at de fire elektronene må være plassert i orbitalene.

Fra og med den første pilen i Moeller-diagrammet, opptar 1-bane to elektroner: 1s ² ; etterfulgt av 2s orbital, med to ekstra elektroner for å legge til 4 totalt: 2s ² .

Derfor elektronkonfigurasjonen av beryllium, uttrykt som 1s ² 2s ² . Merk at summeringen av overskrifter er lik antallet totale elektroner.

Kamp

Elementet fosfor har en Z = 15, og har derfor 15 elektroner totalt som må oppta orbitalene. For å komme videre, starter du samtidig med konfigurasjonen 1s ² 2s ² , som inneholder 4 elektroner. Da mangler 9 flere elektroner.

Etter 2s-bane "neste" pil kommer inn i 2p-bane, og havner til slutt i 3s-bane. Ettersom 2p-orbitalene kan oppta 6 elektroner, og 3s 2-elektronene, har vi: 1s ² 2s ² 2p ⁶ 3s ² .

Det mangler fortsatt 3 elektroner til, som opptar følgende 3p-bane i henhold til Moeller-diagrammet: 1s ² 2s ² 2p ⁶ 3s ² 3p ³ , elektronkonfigurasjon av fosfor.

zirkonium

Elementet zirkonium har en Z = 40. Forkorter banen med konfigurasjonen 1s ² 2s ² 2p ⁶ 3s ² 3p ⁶ , med 18 elektroner (den fra edelgass-argon), da vil 22 flere elektroner mangle. Etter 3p-bane, den neste som skal fylles i henhold til Moeller-diagrammet, er 4s, 3d, 4p og 5s orbitals.

Fyller du dem helt, det vil si 4s ² , 3d ¹⁰ , 4p ⁶ og 5s ² , tilsettes totalt 20 elektroner. De to gjenværende elektronene er derfor plassert i følgende bane: 4d. Således er elektronkonfigurasjonen til 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 ekstra elektroner sammenlignet med zirkonium. Med utgangspunkt i, det vil si 1s ² 2s ² 2p ⁶ 3s ² 3p ⁶ 4s ² 3d ¹⁰ 4p ⁶ 5s ² 4d ¹⁰ , må vi legge til 29 elektroner med følgende orbitaler i Moeller-diagrammet.

Tegner nye diagonaler, de nye orbitalene er: 5p, 6s, 4f og 5d. Å fylle de tre første orbitalene fullstendig har vi: 5p ⁶ , 6s ² og 4f ¹⁴ , for å gi totalt 22 elektroner.

Så 7 elektrononer mangler, som er i 5d-bane: 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 .

Ovennevnte er elektronkonfigurasjonen til iridium,. Legg merke til at 6s ² og 5d ^7- bane er uthevet med fet skrift for å indikere at de riktig tilsvarer valensskallet til dette metallet.

Unntak fra Moeller-diagrammet og Madelungs regel

Det er mange elementer i den periodiske tabellen som ikke overholder det som nettopp er forklart. Deres elektronkonfigurasjoner skiller seg eksperimentelt fra de som er forutsagt av kvanteårsaker.

Blant elementene som presenterer disse avvikene er: krom (Z = 24), kobber (Z = 29), sølv (Z = 47), rodium (Z = 45), cerium (Z = 58), niob (Z = 41) og mange flere.

Unntak er svært hyppige når det gjelder fylling av d og f orbitaler. For eksempel skal krom ha en valensinnstilling 4s ² 3d ^{4 i} henhold til Moellers diagram og Madelungs regel, men det er faktisk 4s ¹ 3d ⁵ .

Og til slutt, valenskonfigurasjonen til sølv bør være 5s ² 4d ⁹ ; men det er virkelig 5s ¹ 4d ¹⁰ .

referanser

1. Gavira J. Vallejo M. (6. august 2013). Unntak fra Madelungs regel og Moellers diagram i den elektroniske konfigurasjonen av kjemiske elementer. Gjenopprettet fra: triplenlace.com
2. Superklassen min. (sf) Hva er elektronkonfigurasjon? Gjenopprettet fra: misuperclase.com
3. Wikipedia. (2018). Moeller-diagram. Gjenopprettet fra: es.wikipedia.org
4. Dumminger. (2018). Hvordan representere elektroner i et energinivåskjema. Gjenopprettet fra: dummies.com
5. Nave R. (2016). Order of Filling of Electron States. Gjenopprettet fra: hyperphysics.phy-astr.gsu.edu