Moeller-diagram in wat het bestaat en opgeloste oefeningen

de Moeller-diagram of regenmethode is een grafische en mnemonische methode om de regel van Madelung te leren; dat is, hoe de elektronische configuratie van een element te schrijven. Het wordt gekenmerkt door het traceren van diagonalen door de kolommen van de orbitalen en het volgen van de richting van de pijl de juiste volgorde ervan wordt vastgesteld voor een atoom.

In sommige delen van de wereld staat het Moeller-diagram ook bekend als het regen methode. Daarin wordt een volgorde gedefinieerd in de vulling van de orbitalen, die ook worden gedefinieerd door de drie kwantumnummers n, l en ml.

In de bovenste afbeelding wordt een eenvoudig Moeller-diagram weergegeven. Elke kolom komt overeen met verschillende orbitalen: s, p, d en f, met hun respectieve energieniveaus. De eerste pijl geeft aan dat het vullen van een willekeurig atoom moet beginnen met de 1s-orbitaal.

Dus, de volgende pijl moet beginnen met de 2s-orbitaal, en dan met de 2p door de 3s-orbitaal. Op deze manier, alsof het een regen was, worden de orbitalen en het aantal elektronen die ze vasthouden geregistreerd (4l+2).

Het Moeller-diagram is een inleiding voor degenen die elektronische configuraties bestuderen.

index

• 1 Wat is het Moeller-diagram?
  • 1.1 Madelung-regel
  • 1.2 Te volgen stappen
• 2 Oefeningen opgelost
  • 2.1 Beryllium
  • 2.2 Fosfor
  • 2.3 Zirkonium 
  • 2.4 Iridium
  • 2.5 Uitzonderingen op het Moeller-diagram en de Madelung-regel
• 3 referenties

Wat is het Moeller-diagram?

De regel van Madelung

Omdat het Moeller-diagram bestaat uit een grafische weergave van de Madelung-regel, is het noodzakelijk om te weten hoe deze werkt. De vulling van de orbitalen moet aan de volgende twee regels voldoen:

-De orbitalen met de laagste waarden van n+l ze vullen eerst, zijn n het hoofdkwantumnummer, en l Orbitaal impulsmoment De 3d-orbitaal komt bijvoorbeeld overeen met n= 3 en l= 2, daarom, n+l= 3 + 2 = 5; terwijl de 4s-baan overeenkomt met n= 4 en l= 0, en n+l= 4 + 0 = 4. Uit het voorgaande is vastgesteld dat de elektronen eerst de orbitaal 4s vullen dan de 3d.

-Als twee orbitalen dezelfde waarde hebben van n+l, de elektronen zullen eerst degene innemen met de laagste waarde van n. De 3D-orbitaal heeft bijvoorbeeld een waarde van n+l= 5, zoals de 4p-orbitaal (4 + 1 = 5); maar omdat 3d de laagste waarde heeft van n, het zal eerst vullen dat de 4p.

Uit de twee voorgaande observaties kun je de volgende volgorde bereiken om de orbitalen te vullen: 1s 2s 2p 3s 3p 4s 3d 4p.

Dezelfde stappen volgen voor verschillende waarden van n+l voor elke baan worden de elektronische configuraties van andere atomen verkregen; wat op zijn beurt ook grafisch kan worden bepaald door het Moeller-diagram.

Te volgen stappen

De regel van Madelung stelt de formule vast n+l, waarmee de elektronische configuratie kan worden "gewapend". Zoals gezegd, vertegenwoordigt het Moeller-diagram dit al grafisch; volg dus gewoon je kolommen en teken diagonaal stap voor stap.

Hoe begin je dan aan de elektronische configuratie van een atoom? Om dit te doen, moet je eerst het atoomnummer Z kennen, dat per definitie voor een neutraal atoom gelijk is aan het aantal elektronen.

Dus, met Z krijg je het aantal elektronen, en met dit in gedachten begin je diagonalen te tekenen door het Moeller-diagram.

De orbitalen kunnen twee elektronen bevatten (formule 4 toepassen)l+2), de p zes elektronen, de tien d en de veertien. Het stopt op de baan waar het laatste elektron gegeven door Z bezet was.

Voor verdere verduidelijking, hieronder vindt u een reeks opgeloste oefeningen.

Opgeloste oefeningen

beryllium

Gebruikmakend van het periodiek systeem, bevindt het beryllium element zich met een Z = 4; dat wil zeggen, de vier elektronen moeten in de orbitalen worden gehuisvest.

Beginnend met de eerste pijl in het Moeller-diagram bezet de 1s-orbitaal twee elektronen: 1s²; gevolgd door de 2s-orbitaal, met twee extra elektronen om er 4 in totaal toe te voegen: 2s².

Daarom is de elektronische configuratie van beryllium, uitgedrukt als [Be], 1s²2s². Merk op dat de superscriptsom gelijk is aan het aantal totale elektronen.

fosfor

Het fosforelement heeft een Z = 15 en daarom heeft het in totaal 15 elektronen die de orbitalen moeten bezetten. Om verder te gaan, start je meteen met de 1s-configuratie²2s², welke 4 elektronen bevat. Dan zouden er nog 9 elektronen missen.

Na de 2s-baan gaat de volgende pijl door de 2p-baan en komt hij uiteindelijk in de 3-bollen-orbitaal. Omdat 2p orbitalen 6 elektronen en 3s 2 elektronen kunnen innemen, hebben we: 1s²2s²2p⁶3S².

Nog drie elektronen ontbreken nog, die volgens het Moeller-diagram de volgende 3p-orbitaal innemen: 1s²2s²2p⁶3S²3p³, elektronische fosforconfiguratie [P].

zirkonium

Het zirkoniumelement heeft een Z = 40. Verkort pad met 1s-configuratie²2s²2p⁶3S²3p⁶, met 18 elektronen (die van het argon edelgas) zouden er 22 elektronen ontbreken. Na de 3p-orbitaal zijn de volgende in het vullen volgens het Moeller-diagram de 4s, 3d, 4p en 5s orbitalen.

Ze volledig vullen, dat wil zeggen, 4s², 3d¹⁰, 4p⁶ en 5s², een totaal van 20 elektronen is toegevoegd. De resterende 2 elektronen zijn daarom gehuisvest in de volgende orbitaal: 4d. Dus, de elektronische configuratie van het zirkonium, [Zr] is: 1s²2s²2p⁶3S²3p⁶4s²3d¹⁰4p⁶5S²4d².

iridium

Iridium heeft een Z = 77, dus het heeft 37 extra elektronen met betrekking tot zirkonium. Beginnend met [Cd], dat wil zeggen, 1s²2s²2p⁶3S²3p⁶4s²3d¹⁰4p⁶5S²4d¹⁰, je moet 29 elektronen toevoegen met de volgende orbitalen van het Moeller-diagram.

Door nieuwe diagonalen te traceren, zijn de nieuwe orbitalen: 5p, 6s, 4f en 5d. Het vullen van de eerste drie orbitalen volledig hebben we: 5p⁶, 6s² en 4f¹⁴, om een ​​totaal van 22 elektronen te geven.

Er ontbreken dus 7 elektronen, die zich in de 5d: 1s-orbitaal bevinden²2s²2p⁶3S²3p⁶4s²3d¹⁰4p⁶5S²4d¹⁰5p⁶6s²4f¹⁴5d⁷.

De vorige is de elektronische configuratie van iridium, [Go]. Let op 6s orbitalen² en 5d⁷ ze zijn vetgedrukt gemarkeerd om aan te geven dat ze correct corresponderen met de valentie laag van dit metaal.

Uitzonderingen op het Moeller-diagram en de Madelung-regel

Er zijn veel elementen in het periodiek systeem die niet gehoorzamen aan wat zojuist is uitgelegd. Hun elektronische configuraties verschillen experimenteel van die voorspeld om kwantumredenen.

Onder de elementen die deze discordanties presenteren zijn: chroom (Z = 24), koper (Z = 29), zilver (Z = 47), rhodium (Z = 45), cerium (Z = 58), niobium (Z = 41) en nog veel meer.

De uitzonderingen komen heel vaak voor in het vullen van de d- en f-orbitalen. Chrome zou bijvoorbeeld een 4S-valentieconfiguratie moeten hebben²3d⁴ volgens het diagram van Moeller en de regel van Madelung, maar het zijn echt 4en¹3d⁵.

Ook, en ten slotte, zou de valentieconfiguratie van het zilver 5s moeten zijn²4d⁹; maar het is echt 5s¹4d¹⁰.

referenties

1. Gavira J. Vallejo M. (6 augustus 2013). Uitzonderingen op de Madelung-regel en het Moeller-diagram in de elektronische configuratie van de chemische elementen. Hersteld van: triplenlace.com
2. Misuperclase. (s.f.) Wat is elektronische configuratie? Teruggeplaatst van: misuperclase.com
3. Wikipedia. (2018). Moeller-diagram. Teruggeplaatst van: en.wikipedia.org
4. Dummies. (2018). Hoe elektronen te vertegenwoordigen in een energieniveaudiagram. Teruggeplaatst van: dummies.com
5. Schip R. (2016). Order of Filling of Electron States. Teruggeplaatst van: hyperphysics.phy-astr.gsu.edu