ДИАГРАММА МЕЛЛЕРА: ИЗ ЧЕГО ОНА СОСТОИТ И РЕШАЕМЫЕ УПРАЖНЕНИЯ - ХИМИЯ - 2026

Схема Moeller или метод дождя является графической и мнемоническим способом выучить правила Маделунга; то есть, как записать электронную конфигурацию элемента. Он характеризуется проведением диагоналей через столбцы орбиталей, и следуя направлению стрелки, устанавливается соответствующий порядок того же самого для атома.

В некоторых частях света диаграмма Меллера также известна как метод дождя. Посредством этого определяется порядок заполнения орбиталей, которые также определяются тремя квантовыми числами n, l и ml.

Источник: Габриэль Боливар

Простая диаграмма Меллера показана на изображении выше. Каждый столбец соответствует разным орбиталям: s, p, d и f с соответствующими уровнями энергии. Первая стрелка указывает, что заполнение любого атома должно начинаться с орбитали 1s.

Таким образом, следующая стрелка должна начинаться с орбиты 2s, а затем с орбиты 2p через орбиталь 3s. Таким образом, как если бы это был дождь, отмечаются орбитали и количество содержащихся в них электронов (4 l +2).

Диаграмма Меллера представляет собой введение для тех, кто изучает электронные конфигурации.

Что такое диаграмма Меллера?

Правило Маделунга

Поскольку диаграмма Меллера состоит из графического представления правила Маделунга, необходимо знать, как оно работает. Заполнение орбиталей должно подчиняться следующим двум правилам:

- Сначала заполняются орбитали с наименьшими значениями n + l, где n - главное квантовое число, а l - орбитальный угловой момент. Например, 3-я орбиталь соответствует n = 3 и l = 2, следовательно, n + l = 3 + 2 = 5; между тем орбиталь 4s соответствует n = 4 и l = 0, а n + l = 4 + 0 = 4. Из вышесказанного установлено, что электроны заполняют 4s-орбиталь раньше, чем 3d.

-Если две орбитали имеют одинаковое значение n + l, электроны сначала займут ту с наименьшим значением n. Например, 3d-орбиталь имеет значение n + l = 5, как и 4p-орбиталь (4 + 1 = 5); но поскольку 3d имеет наименьшее значение n, оно заполнится первым, чем 4p.

Из двух предыдущих наблюдений можно достичь следующего порядка заполнения орбиталей: 1s 2s 2p 3s 3p 4s 3d 4p.

Следуя тем же шагам для разных значений n + l для каждой орбитали, получают электронные конфигурации других атомов; что, в свою очередь, также можно определить графически по диаграмме Меллера.

Шаги, которым нужно следовать

Правило Маделунга устанавливает формулу n + l, с помощью которой можно «вооружить» электронную конфигурацию. Однако, как уже говорилось, диаграмма Меллера уже графически представляет это; так что просто следуйте его столбцам и шаг за шагом нарисуйте диагонали.

Как же тогда начать электронную конфигурацию атома? Для этого необходимо сначала узнать его атомный номер Z, который по определению для нейтрального атома равен количеству электронов.

Таким образом, с помощью Z мы получаем число электронов, и с учетом этого мы начинаем проводить диагонали через диаграмму Меллера.

На s-орбиталях могут разместиться два электрона (применяя формулу 4 l +2), p шесть электронов, d десять и пятнадцать. Он останавливается на орбитали, где был занят последний электрон, указанный Z.

Для дальнейшего пояснения ниже представлен ряд решенных упражнений.

Решенные упражнения

бериллий

Согласно периодической таблице, элемент бериллий расположен с Z = 4; то есть его четыре электрона должны быть размещены на орбиталях.

Начиная с первой стрелки на диаграмме Меллера, орбиталь 1s занимает два электрона: 1s ² ; затем следует 2s-орбиталь с двумя дополнительными электронами, чтобы добавить 4 в сумме: 2s ² .

Следовательно, электронная конфигурация бериллия выражается как 1s ² 2s ² . Обратите внимание, что сумма надстрочных индексов равна общему количеству электронов.

Соответствие

Элемент фосфор имеет Z = 15 и, следовательно, имеет всего 15 электронов, которые должны занимать орбитали. Чтобы двигаться вперед, вы сразу начинаете с конфигурации 1s ² 2s ² , которая содержит 4 электрона. Тогда не хватало бы еще 9 электронов.

После орбитали 2s следующая стрела "входит" на орбиталь 2p, наконец приземляясь на орбитали 3s. Поскольку 2p-орбитали могут занимать 6 электронов, а 3s 2 электроны, мы имеем: 1s ² 2s ² 2p ⁶ 3s ² .

По-прежнему отсутствуют еще 3 электрона, которые занимают следующую 3p-орбиталь согласно диаграмме Меллера: 1s ² 2s ² 2p ⁶ 3s ² 3p ³ , электронная конфигурация люминофора.

Цирконий

Элемент цирконий имеет Z = 40. Если сократить путь до конфигурации 1s ² 2s ² 2p ⁶ 3s ² 3p ⁶ , с 18 электронами (благородный газ аргон), то будет потеряно еще 22 электрона. После 3p орбитали следующие заполняются в соответствии с диаграммой Меллера 4s, 3d, 4p и 5s орбитали.

Заполняя их полностью, то есть 4s ² , 3d ¹⁰ , 4p ⁶ и 5s ² , всего добавляется 20 электронов. Таким образом, 2 оставшихся электрона размещены на следующей орбитали: 4d. Таким образом, электронная конфигурация циркония: 1s ² 2s ² 2p ⁶ 3s ² 3p ⁶ 4s ² 3d ¹⁰ 4p ⁶ 5s ² 4d ² .

Иридий

Иридий имеет Z = 77, поэтому он имеет 37 дополнительных электронов по сравнению с цирконием. Начиная с 1s ² 2s ² 2p ⁶ 3s ² 3p ⁶ 4s ² 3d ¹⁰ 4p ⁶ 5s ² 4d ¹⁰ , мы должны добавить 29 электронов со следующими орбиталями диаграммы Меллера.

Нарисуйте новые диагонали, новые орбитали: 5p, 6s, 4f и 5d. Полностью заполняя первые три орбитали, мы имеем: 5p ⁶ , 6s ² и 4f ¹⁴ , что дает всего 22 электрона.

Итак, отсутствуют 7 электронов, которые находятся на орбитали 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 .

Выше приведена электронная конфигурация иридия. Обратите внимание, что орбитали 6s ² и 5d ⁷ выделены жирным шрифтом, чтобы указать, что они правильно соответствуют валентной оболочке этого металла.

Исключения из диаграммы Меллера и правила Маделунга

В периодической таблице есть много элементов, которые не подчиняются только что объясненному. Их электронные конфигурации экспериментально отличаются от предсказанных по квантовым причинам.

Среди элементов, которые представляют эти несоответствия: хром (Z = 24), медь (Z = 29), серебро (Z = 47), родий (Z = 45), церий (Z = 58), ниобий (Z = 41). и многое другое.

Исключения очень часты в заполнении d- и f-орбиталей. Например, хром должен иметь значение валентности 4s ² 3d ⁴ согласно диаграмме Меллера и правилу Маделунга, но на самом деле это 4s ¹ 3d ⁵ .

И наконец, валентная конфигурация серебра должна быть 5s ² 4d ⁹ ; но на самом деле это 5s ¹ 4d ¹⁰ .

Ссылки

1. Гавира Х. Вальехо М. (6 августа 2013 г.). Исключения из правила Маделунга и диаграммы Меллера в электронной конфигурации химических элементов. Получено с: triplenlace.com
2. Мой суперкласс. (sf) Что такое электронная конфигурация? Получено с: misuperclase.com
3. Wikipedia. (2018). Диаграмма Меллера. Получено с: es.wikipedia.org
4. Чайники. (2018). Как изобразить электроны на диаграмме энергетических уровней. Получено с: dummies.com
5. Нейв Р. (2016). Порядок заполнения электронных состояний. Получено с: hyperphysics.phy-astr.gsu.edu