ДІАГРАМА МОЛЛЕРА: З ЧОГО СКЛАДАЄТЬСЯ І РОЗВ’ЯЗУЮТЬСЯ ВПРАВИ - ХІМІЯ - 2025

Схема Moeller або метод дощу є графічної та мнемонічним способом вивчити правила Маделунга; тобто як записати електронну конфігурацію елемента. Він характеризується нанесенням діагоналей через стовпчики орбіталей, а слідуючи напрямку стрілки, встановлюється відповідний порядок того ж для атома.

У деяких частинах світу діаграма Моллера також відома як метод дощу. Через це визначається порядок заповнення орбіталей, які також визначаються трьома квантовими числами n, l та ml.

Джерело: Габріель Болівар

Проста діаграма Moeller показана на зображенні вище. Кожен стовпець відповідає різним орбіталям: s, p, d і f, з відповідними рівнями енергії. Перша стрілка вказує, що заповнення будь-якого атома повинно починатися з орбіти 1s.

Таким чином, наступна стрілка повинна починатись з орбіти 2s, а потім від 2p через орбіталь 3s. Таким чином, ніби це був дощ, відзначаються орбіталі та кількість електронів, які вони розміщують (4 л +2).

Діаграма Моллера являє собою вступ для тих, хто вивчає електронні конфігурації.

Що таке діаграма Моеллера?

Правило Маделунга

Оскільки діаграма Моллера складається з графічного зображення правила Маделунга, необхідно знати, як працює остання. При заповненні орбіталей повинні відповідати наступні два правила:

-Спершу заповнюються орбіталі з найнижчими значеннями n + l, де n - головне квантове число, а l - імпульс кута орбіти. Наприклад, 3d орбіталі відповідає n = 3 і l = 2, отже, n + l = 3 + 2 = 5; тим часом, орбіталь 4s відповідає n = 4 і l = 0, а n + l = 4 + 0 = 4. З вищесказаного встановлено, що електрони спочатку заповнюють орбіталу 4s, ніж 3d.

-Якщо дві орбіталі мають однакове значення n + l, електрони займуть ту, що має найменше n-перше значення. Наприклад, 3d орбіталь має значення n + l = 5, як і орбіталь 4p (4 + 1 = 5); але оскільки 3d має найменше значення n, воно спочатку заповнить 4p.

З двох попередніх спостережень можна досягти наступного порядку заповнення орбіталей: 1s 2s 2p 3s 3p 4s 3d 4p.

Дотримуючись однакових кроків для різних значень n + l для кожної орбіталі, отримують електронні конфігурації інших атомів; що, в свою чергу, також може бути визначено графіком Моеллера графічно.

Кроки для виконання

Правило Маделунга встановлює формулу n + l, за допомогою якої конфігурація електронів може бути "озброєна". Однак, як було сказано, діаграма Моллера вже графічно представляє це; тому просто слідкуйте за його стовпцями та малюйте діагоналі поетапно.

Як тоді запускати електронну конфігурацію атома? Для цього потрібно спочатку знати його атомне число Z, яке за визначенням для нейтрального атома дорівнює кількості електронів.

Таким чином, за допомогою Z ми отримуємо кількість електронів, і маючи це на увазі, ми починаємо малювати діагоналі через діаграму Меллера.

На орбіталях s можуть розміститися два електрона (застосовуючи формулу 4 l +2), p шість електронів, d десять і f чотирнадцять. Він зупиняється на орбіталі, де був зайнятий останній електрон, заданий Z.

Для подальшого уточнення нижче наведено низку розв’язаних вправ.

Розв’язані вправи

Берилій

Використовуючи періодичну таблицю, елемент берилій розташований із Z = 4; тобто його чотири електрони повинні бути розміщені на орбіталях.

Починаючи потім з першої стрілки на діаграмі Меллера, орбіта 1s займає два електрони: 1s ² ; слідом за орбіталлю 2s з двома додатковими електронами, щоб додати 4 усього: 2s ² .

Тому електронна конфігурація берилію, виражена як 1s ² 2s ² . Зауважимо, що підсумовування надрихів дорівнює кількості загальних електронів.

Матч

Елемент фосфор має Z = 15, а тому загалом має 15 електронів, які повинні займати орбіталі. Щоб рухатися вперед, ви відразу починаєте з конфігурації 1s ² 2s ² , яка містить 4 електрони. Тоді ще 9 електронів бракували б.

Після орбіталі 2s наступна стрілка "входить" в орбіту 2p, остаточно приземлившись в орбіталі 3s. Оскільки 2p орбіталі можуть займати 6 електронів, а 3s 2 електрони, ми маємо: 1s ² 2s ² 2p ⁶ 3s ² .

Ще є три електрони, які відсутні за орбітальною схемою 3p за схемою Моллера: 1s ² 2s ² 2p ⁶ 3s ² 3p ³ , електронна конфігурація люмінофора.

Цирконій

Елемент цирконій має Z = 40. Укоротивши шлях з конфігурацією 1s ² 2s ² 2p ⁶ 3s ² 3p ⁶ з 18 електронами (аргоном благородного газу), то ще 22 електрони бракували б. Після орбіталі 3p наступними для заповнення згідно діаграми Меллера є орбіталі 4s, 3d, 4p та 5s.

Заповнюючи їх повністю, тобто 4s ² , 3d ¹⁰ , 4p ⁶ і 5s ² , додається всього 20 електронів. Отже, два електрони розміщені в наступній орбіталі: 4d. Таким чином, електронна конфігурація цирконію: 1s ² 2s ² 2p ⁶ 3s ² 3p ⁶ 4s ² 3d ¹⁰ 4p ⁶ 5s ² 4d ² .

Іридій

Іридій має Z = 77, тому в ньому 37 додаткових електронів порівняно з цирконієм. Починаючи з, тобто 1s ² 2s ² 2p ⁶ 3s ² 3p ⁶ 4s ² 3d ¹⁰ 4p ⁶ 5s ² 4d ¹⁰ , ми повинні додати 29 електронів із наступними орбіталями діаграми Меллера.

Малюючи нові діагоналі, нові орбіталі: 5p, 6s, 4f і 5d. Повністю заповнивши перші три орбіталі, ми маємо: 5p ⁶ , 6s ² та 4f ¹⁴ , щоб отримати 22 електрони.

Так бракує 7 електронів, які знаходяться в орбіталі 5d: 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 .

Наведене вище - конфігурація електронів іридію. Зауважте, що орбіталі 6s ² і 5d ⁷ виділені жирним шрифтом, щоб вказати, що вони належним чином відповідають валентній оболонці цього металу.

Винятки з діаграми Меллера та правила Маделунга

У періодичній таблиці є багато елементів, які не підкоряються тому, що тільки що було пояснено. Їх електронні конфігурації експериментально відрізняються від прогнозованих з квантових причин.

Серед елементів, які представляють ці розбіжності, є: хром (Z = 24), мідь (Z = 29), срібло (Z = 47), родий (Z = 45), церій (Z = 58), ніобій (Z = 41) і багато іншого.

Винятки дуже часті при заповненні орбіталей d і f. Наприклад, хром повинен мати значення валентності 4s ² 3d ⁴ за схемою Меллера та правилом Маделунга, але насправді це 4s ¹ 3d ⁵ .

Також, нарешті, валентна конфігурація срібла повинна бути 5s ² 4d ⁹ ; але це дійсно 5s ¹ 4d ¹⁰ .

Список літератури

1. Гавіра Дж. Валлехо М. (6 серпня 2013 р.). Винятки з правила Маделунга та діаграми Меллера в електронній конфігурації хімічних елементів. Відновлено з: triplenlace.com
2. Мій суперклас. (sf) Що таке електронна конфігурація? Відновлено з: misuperclase.com
3. Вікіпедія. (2018). Діаграма Моллера. Відновлено з: es.wikipedia.org
4. Манекени. (2018). Як зобразити електрони на діаграмі рівня енергії. Відновлено з: dummies.com
5. Nave R. (2016). Порядок заповнення електронних держав. Відновлено: гіперфізика.фі-астр.гсу.еду