דיאגרמת מולר: ממה היא מורכבת ותרגילים שנפתרו - כִּימִיָה - 2025

הדיאגרמה מולר או בשיטה של הגשם הוא סמל גרפי ושיטת שינון ללמוד על הכלל Madelung; כלומר, איך לכתוב את תצורת האלקטרונים של אלמנט. היא מתאפיינת בציור אלכסונים דרך העמודים של האורביטלים, ובעקבות כיוון החץ נקבע הסדר המתאים של אותו לאטום.

באזורים מסוימים בעולם תרשים מולר ידוע גם כשיטת הגשם. באמצעות זה מוגדר סדר במילוי האורביטלים, המוגדרים גם על ידי שלושת המספרים הקוונטים n, l ו- ml.

מקור: גבריאל בוליבר

דיאגרמת Moeller פשוטה מוצגת בתמונה למעלה. כל עמודה תואמת אורביטלים שונים: s, p, d ו- f, עם רמות האנרגיה שלהם בהתאמה. החץ הראשון מציין כי מילוי אטום כלשהו חייב להתחיל במסלול 1s.

לפיכך, החץ הבא צריך להתחיל ממסלול ה -2, ואז מה- 2p דרך מסלול ה- 3. באופן זה, כאילו היה גשם, מצוין האורביטלים ומספר האלקטרונים שהם מאכלסים (4 ליטר +2).

דיאגרמת Moeller מייצגת הקדמה עבור אלה שלומדים תצורות אלקטרונים.

מהי דיאגרמת מולר?

שלטונו של מדלונג

מכיוון שתרשים מולר מורכב מייצוג גרפי של שלטונו של מדלונג, יש לדעת כיצד זה עובד. מילוי האורביטלים חייב לציית לשני הכללים הבאים:

-האורביטלים עם הערכים הנמוכים ביותר של n + l ממלאים תחילה, כאשר n הוא המספר הקוונטי העיקרי, ו- l הוא המומנטום הזוויתי המסלול. לדוגמה, המסלול התלת-ממדי מתאים ל- n = 3 ו- l = 2, לכן, n + l = 3 + 2 = 5; בינתיים מסלול ה- 4s מתאים ל- n = 4 ו- l = 0, ו- n + l = 4 + 0 = 4. מהאמור לעיל נקבע כי האלקטרונים ממלאים את מסלול ה- 4s תחילה מאשר זו התלת מימדית.

אם שני אורביטלים בעלי ערך זהה של n + l, האלקטרונים יעסיקו את זה עם הערך הנמוך ביותר של n הראשון. לדוגמא, למסלול המסלול התלת מימדי יש ערך של n + l = 5, וכך גם המסלול 4p (4 + 1 = 5); אך מכיוון שלתלת מימד יש את הערך הקטן ביותר של n, הוא יתמלא תחילה מ- 4p.

משתי התצפיות הקודמות ניתן להגיע לסדר המילוי הבא של האורביטלים: 1s 2s 2p 3s 3p 4s 3d 4p.

בעקבות אותם צעדים לערכים שונים של n + l לכל מסלול, מתקבלות תצורות אלקטרוניות של אטומים אחרים; אשר בתורו ניתן לקבוע גם על ידי דיאגרמת מולר באופן גרפי.

שלבים לביצוע

הכלל של Madelung קובע את הנוסחה n + l, איתה ניתן "להתחמש" בתצורת האלקטרונים. עם זאת, כאמור, דיאגרמת מולר כבר מייצגת זאת באופן גרפי; אז פשוט עקוב אחר העמודות שלו וצייר אלכסונים צעד אחר צעד.

כיצד אם כן אתה מתחיל את התצורה האלקטרונית של אטום? לשם כך עליכם לדעת תחילה את המספר האטומי Z שלו, אשר מעצם הגדרתו לאטום ניטרלי שווה למספר האלקטרונים.

לפיכך, עם Z אנו משיגים את מספר האלקטרונים, ועם זה בראש אנו מתחילים לצייר אלכסונים דרך דיאגרמת מולר.

האורביטלים של ה- S יכולים להכיל שני אלקטרונים (שימוש בפורמולה 4 l +2), ששת האלקטרונים p, ה- d עשר, ו- f-four. זה נעצר במסלול בו נכבשה האלקטרון האחרון שנתן Z.

להבהרה נוספת להלן סדרת תרגילים שנפתרו.

תרגילים שנפתרו

בריליום

בעזרת הטבלה המחזורית האלמנט בריליום ממוקם עם Z = 4; כלומר, יש להכיל את ארבעת האלקטרונים שלו באורביטלים.

החל מהחץ הראשון בתרשים מולר, המסלול 1s תופס שני אלקטרונים: 1s ² ; ואחריו מסלול 2s, עם שני אלקטרונים נוספים שיוסיפו 4 בסך הכל: 2s ² .

לכן, תצורת האלקטרונים של הבריליום, הבאה לידי ביטוי כ- 1s ² 2s ² . שימו לב כי סיכום כתבי-העל שווה למספר האלקטרונים הכולל.

התאמה

ליסוד הזרחן יש Z = 15, ולכן יש לו 15 אלקטרונים בסך הכל שצריכים לתפוס את האורביטלים. כדי להתקדם, אתה מתחיל בבת אחת עם תצורת 1s ² 2s ² , המכילה 4 אלקטרונים. ואז חסרים 9 אלקטרונים נוספים.

לאחר מסלול ה- 2, החץ הבא "נכנס" למסלול 2p, ולבסוף נוחת במסלול ה- 3s. מכיוון שהאורביטלים של 2p יכולים לתפוס 6 אלקטרונים, ואת האלקטרונים של ה- 3s, יש לנו: 1s ² 2s ² 2p ⁶ 3s ² .

עדיין חסרים 3 אלקטרונים נוספים, התופסים את המסלול 3p הבא בהתאם לתרשים מולר: 1s ² 2s ² 2p ⁶ 3s ² 3p ³ , תצורת אלקטרונים של הזרחן.

זירקוניום

ליסוד הזירקוניום Z = 40. קיצור השביל עם תצורת 1s ² 2s ² 2p ⁶ 3s ² 3p ⁶ , עם 18 אלקטרונים (זה של ארגון הגז האצילי), ואז ייחסרו 22 אלקטרונים נוספים. אחרי המסלול 3p, הבאים למילוי לפי דיאגרמת מולר הם מסלולי ה -4, 3D, 4p ו- 5s.

ממלאים אותם לחלוטין, כלומר 4s ² , 3d ¹⁰ , 4p ⁶ ו- 5s ² , בסך הכל מתווספים 20 אלקטרונים. לכן שני האלקטרונים הנותרים שוכנים במסלול הבא: ה- 4d. לפיכך, תצורת האלקטרונים של זירקוניום היא: 1s ² 2s ² 2p ⁶ 3s ² 3p ⁶ 4s ² 3d ¹⁰ 4p ⁶ 5s ² 4d ² .

אירידיום

לאירידיום Z = 77, כך שיש לו 37 אלקטרונים נוספים בהשוואה לזירקוניום. החל מ-, כלומר, 1s ² 2s ² 2p ⁶ 3s ² 3p ⁶ 4s ² 3d ¹⁰ 4p ⁶ 5s ² 4d ¹⁰ , עלינו להוסיף 29 אלקטרונים עם המסלול הבא של דיאגרמת מולר.

ציור אלכסונים חדשים, האורביטלים החדשים הם: 5p, 6s, 4f ו- 5d. למלא את שלושת האורביטלים הראשונים לחלוטין יש לנו: 5p ⁶ , 6s ² ו- 4f ¹⁴ , כדי לתת סך הכל 22 אלקטרונים.

אז חסרים 7 אלקטרונים שנמצאים במסלול 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 .

האמור לעיל הוא תצורת האלקטרונים של אירידיום. שים לב שהמעגלים 6s ² ו- 5d ⁷ מודגשים מודגשים כדי לציין שהם מתאימים כראוי למעטפת הערכיות של מתכת זו.

חריגים מתרשים מולר וכלל מדלונג

בטבלה המחזורית ישנם אלמנטים רבים שאינם מצייתים למה שהוסבר זה עתה. תצורות האלקטרונים שלהם נבדלות באופן ניסיוני מאלו שחזו מסיבות קוונטיות.

בין האלמנטים המציגים את ההבדלים הללו הם: כרום (Z = 24), נחושת (Z = 29), כסף (Z = 47), רודיום (Z = 45), cerium (Z = 58), ניוביום (Z = 41) ועוד רבים.

חריגים שכיחים מאוד במילוי האורביטלים d ו- f. לדוגמה, לכרום צריכה להיות הגדרת ערכיות של 4s ² 3d ^{4 על} פי התרשים של מולר וכלל Madelung, אך זהו למעשה 4s ¹ 3d ⁵ .

כמו כן, ולבסוף, תצורת הערכיות של כסף צריכה להיות 5s ² 4d ⁹ ; אבל זה באמת 5s ¹ 4d ¹⁰ .

הפניות

1. גבירה ג'יי ולייחו מ '(6 באוגוסט 2013). חריגים לכלל מדלונג ולתרשים של מולר בתצורה האלקטרונית של יסודות כימיים. התאושש מ: triplenlace.com
2. מחלקת העל שלי. (sf) מהי תצורת אלקטרונים? התאושש מ: misuperclase.com
3. ויקיפדיה. (2018). דיאגרמת מולר. התאושש מ: es.wikipedia.org
4. בובות. (2018). כיצד לייצג אלקטרונים בתרשים מפלס אנרגיה. התאושש מ: dummies.com
5. נווה ר '(2016). צו מילוי מדינות אלקטרונים. התאושש מ: hyperphysics.phy-astr.gsu.edu