MOELLER-KAAVIO: MISTÄ SE KOOSTUU JA HARJOITUKSET RATKAISTU - KEMIA - 2026

Moeller kaavio tai menetelmä sade on graafinen ja muistisääntö tapa oppia Madelung sääntö; ts. kuinka kirjoittaa elementin elektronimääritykset. Sille on ominaista piirtää diagonaalit kiertoratapylväiden läpi ja nuolen suuntaa seuraten määritetään vastaava järjestys atomille.

Joillakin maailman alueilla Moeller-kaavio tunnetaan myös sademenetelmänä. Tämän avulla orbitaalien täyttämisessä määritetään järjestys, joka myös määritetään kolmella kvantilukuilla n, l ja ml.

Lähde: Gabriel Bolívar

Yllä oleva kuva näyttää yksinkertaisen Moeller-kaavion. Jokainen sarake vastaa erilaisia ​​kiertoratoja: s, p, d ja f niiden vastaavilla energiatasoilla. Ensimmäinen nuoli osoittaa, että minkä tahansa atomin täyttö on aloitettava 1: n kiertoradalla.

Siten seuraavan nuolen on aloitettava 2s: n kiertoradalta ja sitten 2p: stä 3: n kiertoradan läpi. Tällä tavalla, ikään kuin sadetta, merkitään niiden kiertoradat ja niiden elektronien lukumäärä (4 l +2).

Moeller-kaavio edustaa johdantoa niille, jotka opiskelevat elektronien kokoonpanoa.

Mikä on Moeller-kaavio?

Madelungin sääntö

Koska Moeller-kaavio koostuu Madelungin säännön graafisesta esityksestä, on välttämätöntä tietää, kuinka jälkimmäinen toimii. Väliaaltojen täyttämisessä on noudatettava seuraavia kahta sääntöä:

- Orbitaalit, joilla on pienimmät arvot n + l, täytetään ensin, missä n on pääkvanttiluku ja l on kiertoradan kulma momentti. Esimerkiksi, 3D-kiertorata vastaa n = 3 ja l = 2, siksi n + l = 3 + 2 = 5; välin 4s-kiertorata vastaa n = 4 ja l = 0 ja n + l = 4 + 0 = 4. Yllä olevan perusteella todetaan, että elektronit täyttävät ensin 4s: n kiertoradan kuin 3d.

-Jos kahdella kiertoradalla on sama arvo n + l, elektronit miehittävät sen, jolla on alin arvo n ensin. Esimerkiksi kolmiulotteisen kiertoradan arvo on n + l = 5, samoin kuin 4p-kiertoradan (4 + 1 = 5); mutta koska 3d: n arvo on pienin n, se täyttää ensin kuin 4p.

Kahdesta aikaisemmasta havainnosta voidaan saavuttaa seuraava kiertorata-aukkojen täyttöjärjestys: 1s 2s 2p 3s 3p 4s 3d 4p.

Seuraamalla samoja vaiheita eri arvoille n + l jokaiselle kiertoratalle saadaan muiden atomien elektroniset kokoonpanot; joka puolestaan ​​voidaan määrittää graafisesti Moeller-kaaviolla.

Seuraavat vaiheet

Madelungin sääntö asettaa kaavan n + l, jolla elektronikonfiguraatio voidaan ”aseistaa”. Kuten todettiin, Moeller-kaavio edustaa sitä kuitenkin jo graafisesti; joten seuraa vain sen sarakkeita ja piirrä diagonaalit askel askeleelta.

Kuinka sitten aloitat atomin elektronisen konfiguroinnin? Tätä varten sinun on ensin tiedettävä sen atominumero Z, joka neutraalin atomin määritelmän mukaan on yhtä suuri kuin elektronien lukumäärä.

Siten Z: n avulla saadaan elektronien lukumäärä, ja tätä ajatellen alamme piirtää diagonaaleja Moeller-kaavion kautta.

S-kiertoradalle mahtuu kaksi elektronia (käyttäen kaavaa 4 l +2), p-kuusi elektronia, d-kymmenen ja neljätoista. Se pysähtyy kiertoradalla, jossa viimeinen Z: n antama elektroni on käytetty.

Selvyyden vuoksi alla on sarja ratkaistuja tehtäviä.

Ratkaistuja harjoituksia

beryllium

Jaksotaulua käyttämällä elementti beryllium sijaitsee Z = 4; toisin sanoen sen neljä elektronia on sijoitettava kiertoradalle.

Alkaen sitten Moeller-kaavion ensimmäisestä nuolasta 1s-kiertorata vie kaksi elektronia: 1s ²; jota seuraa 2s: n kiertorata, kahdella ylimääräisellä elektronilla lisäämään 4 yhteensä: 2s ².

Siksi berylliumin elektronikonfiguraatio ilmaistuna 1s ² 2s ². Huomaa, että yläindeksien summaus on yhtä suuri kuin elektronien kokonaismäärä.

Ottelu

Elementin fosforilla on Z = 15, ja siksi siinä on yhteensä 15 elektronia, joiden on varattava kiertoradat. Jatkaaksesi eteenpäin, aloitat heti 1s ² 2s ² -kokoonpanolla, joka sisältää 4 elektronia. Silloin puuttuisi vielä 9 elektronia.

2s: n kiertoradan jälkeen seuraava nuoli "tulee" 2p-kiertoradalle, laskeutuen lopulta 3s: n kiertoradalle. Koska 2p: n kiertoradat voivat varata 6 elektronia ja 3s 2: n elektronit, meillä on: 1s ² 2s ² 2p ⁶ 3s ².

Vielä 3 muuta elektronia puuttuu, jotka miehittävät seuraavat 3p: n kiertoradat Moeller-kaavion mukaan: 1s ² 2s ² 2p ⁶ 3s ² 3p ³, fosforin elektronikonfiguraatio.

zirkonium

Zirkonium-elementin Z = 40. Lyhennettäessä reittiä konfiguraatiolla 1s ² 2s ² 2p ⁶ 3s ² 3p ⁶ 18 elektronilla (jalokaasun argonin oma), niin vielä 22 elektronia puuttuisi. 3p-kiertoradan jälkeen seuraavat Moeller-kaavion mukaiset täyttävät 4s, 3d, 4p ja 5s kiertoradat.

Täyttämällä ne kokonaan, että on, 4S ², 3d ¹⁰, 4p ⁶ ja 5s ², yhteensä 20 elektroneja lisätään. Siksi kaksi jäljellä olevaa elektronia on sijoitettu seuraavaan kiertorataan: 4d. Siten, elektroni kokoonpano zirkoniumin: 1s ² 2s ² 2p ⁶ 3s ² 3p ⁶ 4s ² 3d ¹⁰ 4p ⁶ 5s ² 4d ².

Iridium

Iridiumilla on Z = 77, joten siinä on 37 ylimääräistä elektronia verrattuna zirkoniumiin. Alkaen, eli 1s ² 2s ² 2p ⁶ 3s ² 3p ⁶ 4s ² 3d ¹⁰ 4p ⁶ 5s ² 4d ¹⁰, meidän on lisättävä 29 elektronia seuraavilla Moeller-kaavion kiertoradalla.

Uusia diagonaaleja piirrettäessä uudet kiertoradat ovat: 5p, 6s, 4f ja 5d. Täyttämällä kolme ensimmäistä kiertorataa täysin, meillä on: 5p ⁶, 6s ² ja 4f ¹⁴, jolloin saadaan yhteensä 22 elektronia.

Joten puuttuu 7 elektronia, jotka ovat 5d-kiertoradalla: 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.

Yllä on iridiumin elektronikonfiguraatio. Huomaa, että 6s ² ja 5d ⁷ orbitaaleja on lihavoitu viittaavan siihen, että oikein vastaavat valenssi kuori tämän metallin.

Poikkeukset Moeller-kaaviosta ja Madelungin säännöstä

Jaksotaulussa on monia elementtejä, jotka eivät noudata juuri selitettyä. Heidän elektronikonfiguraationsa eroavat kokeellisesti kvanttisyistä ennustetuista.

Näitä eroja esiintyvien elementtien joukossa ovat: kromi (Z = 24), kupari (Z = 29), hopea (Z = 47), rodium (Z = 45), cerium (Z = 58), niobium (Z = 41). ja paljon muuta.

Poikkeukset ovat hyvin yleisiä d- ja f-kiertoratojen täyttämisessä. Esimerkiksi kromilla tulisi olla valenssikonfiguraatio 4s ² 3d ⁴ Moeller-kaavion ja Madelungin säännön mukaan, mutta se on oikeastaan ​​4s ¹ 3d ⁵.

Lisäksi ja lopuksi hopean valenssikonfiguraation tulisi olla 5s ² 4d ⁹; mutta se todella on 5s ¹ 4d ¹⁰.

Viitteet

1. Gavira J. Vallejo M. (6. elokuuta 2013). Poikkeukset Madelungin säännöstä ja Moeller-kaaviosta kemiallisten elementtien elektronisessa kokoonpanossa. Palautettu osoitteesta: triplenlace.com
2. Superluokani. (sf) Mikä on elektronikonfiguraatio? Palautettu osoitteesta: misuperclase.com
3. Wikipedia. (2018). Moeller-kaavio. Palautettu osoitteesta: es.wikipedia.org
4. Tutteja. (2018). Kuinka edustaa elektroneja energiatasokaaviossa. Palautettu sivustolta: dummies.com
5. Nave R. (2016). Elektronitilojen täyttöjärjestys. Palautettu: hyperphysics.phy-astr.gsu.edu