The Moellerův diagram o Rainova metoda je grafická a mnemotechnická metoda, jak se naučit Madelungovo pravidlo; tj. jak napsat elektronovou konfiguraci prvku. Je charakterizován nakreslením úhlopříček skrz sloupce orbitalů a po směru šipky je stanoveno příslušné pořadí stejného pro atom.
V některých částech světa je Moellerův diagram také známý jako dešťová metoda. Prostřednictvím toho je definován řád při vyplňování orbitalů, které jsou také definovány třemi kvantovými čísly n, l Y ml.
Na obrázku výše je znázorněno jednoduché Moellerovo schéma. Každý sloupec odpovídá různým orbitalům: s, p, d a f s jejich příslušnými energetickými hladinami. První šipka označuje, že plnění libovolného atomu musí začínat 1s orbitalu.
Následující šipka tedy musí začínat od orbitálu 2 s a poté od 2p přes orbitál 3 s. Tímto způsobem, jako by to byl déšť, orbitaly a počet elektronů, které obsahují (4l+dva).
Moellerův diagram představuje úvod pro ty, kteří studují elektronové konfigurace..
Rejstřík článků
Protože Moellerův diagram sestává z grafického znázornění Madelungova pravidla, je nutné vědět, jak toto pravidlo funguje. Vyplňování orbitalů se musí řídit následujícími dvěma pravidly:
-Orbitály s nejnižšími hodnotami n+l jsou naplněny jako první n - hlavní kvantové číslo a - l orbitální moment hybnosti. Například 3d orbitál odpovídá n= 3 a l= 2, proto, n+l= 3 + 2 = 5; mezitím odpovídá orbitál 4s n= 4 a l= 0 a n+l= 4 + 0 = 4. Z výše uvedeného je zjištěno, že elektrony vyplňují nejprve 4s oběžnou dráhu než 3d.
-Pokud mají dva orbitaly stejnou hodnotu n+l, elektrony obsadí první ten s nejnižší hodnotou n. Například 3d orbitál má hodnotu n+l= 5, jako orbitál 4p (4 + 1 = 5); ale protože 3d má nejmenší hodnotu n, zaplní se dříve než 4p.
Ze dvou předchozích pozorování lze dosáhnout následujícího pořadí plnění orbitalů: 1s 2s 2p 3s 3p 4s 3d 4p.
Podle stejných kroků pro různé hodnoty n+l pro každý orbitál jsou získány elektronické konfigurace jiných atomů; což může být také určeno Moellerovým grafem graficky.
Madelungovo pravidlo stanoví vzorec n+l, pomocí kterého lze elektronickou konfiguraci „zapnout“. Jak však bylo zmíněno, Moellerův diagram to již graficky představuje; následujte jeho sloupce a krok za krokem nakreslete úhlopříčky.
Jak tedy spustíte elektronickou konfiguraci atomu? Abyste to mohli udělat, musíte nejprve znát jeho atomové číslo Z, které se podle definice neutrálního atomu rovná počtu elektronů.
Takže se Z získáme počet elektronů a s ohledem na to začneme kreslit úhlopříčky přes Moellerův diagram.
Orbitaly s mohou pojmout dva elektrony (podle vzorce 4l+2), p šest elektronů, d deset a čtrnáct. Končí na oběžné dráze, kde byl obsazen poslední elektron daný Z.
Pro další objasnění níže uvádíme řadu řešených cvičení.
Pomocí periodické tabulky je prvek berylium umístěn se Z = 4; to znamená, že jeho čtyři elektrony musí být umístěny na orbitálech.
Počínaje první šipkou v Moellerově diagramu okupuje 1s orbital dva elektrony: 1sdva; následovaný 2s orbitálem, se dvěma dalšími elektrony, které dohromady přidají až 4: 2 sdva.
Proto je elektronová konfigurace berýlia vyjádřená jako [Be] 1 sdva2 sdva. Všimněte si, že součet horních indexů se rovná počtu celkových elektronů.
Prvek fosfor má Z = 15, a proto má celkem 15 elektronů, které musí zabírat orbitaly. Chcete-li pokročit v cestě, začnete hned s nastavením 1 sdva2 sdva, který obsahuje 4 elektrony. Pak by chybělo dalších 9 elektronů.
Po oběžné dráze 2 s další šipka „vstoupí“ přes oběžnou dráhu 2p a nakonec přistane na oběžné dráze 3s. Jelikož orbitaly 2p mohou obsadit 6 elektronů a 3s 2 elektrony, máme: 1sdva2 sdva2 str63 sdva.
Stále chybí další 3 elektrony, které podle Moellerova diagramu zaujímají následující 3p orbitál: 1sdva2 sdva2 str63 sdva3p3, elektronová konfigurace fosforu [P].
Prvek zirkonium má Z = 40. Cesta zkrácení s nastavením 1 sdva2 sdva2 str63 sdva3p6, s 18 elektrony (argonem z ušlechtilého plynu) by pak chybělo dalších 22 elektronů. Po oběžné dráze 3p jsou podle Moellerova diagramu další výplně orbitalů 4s, 3d, 4p a 5s.
Plné naplnění, tedy 4 sdva, 3d10, 4p6 a 5sdva, je přidáno celkem 20 elektronů. Zbývající 2 elektrony jsou proto umístěny na následující oběžné dráze: 4d. Konfigurace elektronů zirkonia, [Zr], je tedy: 1 sdva2 sdva2 str63 sdva3p64 sdva3d104p65 sdva4ddva.
Iridium má Z = 77, takže ve srovnání se zirkoniem má dalších 37 elektronů. Počínaje [Cd], tedy 1 sdva2 sdva2 str63 sdva3p64 sdva3d104p65 sdva4d10, přidejte 29 elektronů s následujícími orbitaly Moellerova diagramu.
Kreslení nových úhlopříček, nové orbitaly jsou: 5p, 6s, 4f a 5d. Úplné vyplnění prvních tří orbitalů máme: 5p6, 6 sdva a 4f14, dát celkem 22 elektronů.
Chybí tedy 7 elektronů, které jsou na oběžné dráze 5d: 1s.dva2 sdva2 str63 sdva3p64 sdva3d104p65 sdva4d105 str66 sdva4f145 d7.
Výše uvedená je elektronová konfigurace iridia, [Go]. Všimněte si, že 6s orbitalydva a 5d7 jsou zvýrazněny tučně, což znamená, že správně odpovídají valenční vrstvě tohoto kovu.
V periodické tabulce je mnoho prvků, které se neřídí tím, co bylo právě vysvětleno. Jejich elektronové konfigurace se experimentálně liší od konfigurací předpovězených z kvantových důvodů..
Mezi prvky, které představují tyto nesrovnalosti, patří: chrom (Z = 24), měď (Z = 29), stříbro (Z = 47), rhodium (Z = 45), cer (Z = 58), niob (Z = 41) a mnoho dalších.
Výjimky jsou velmi časté při plnění orbitalů d a f. Například chrom by měl mít nastavení valence 4 sdva3d4 podle Moellerova diagramu a Madelungova pravidla, ale ve skutečnosti jsou to 4 s13d5.
A konečně by nastavení stříbrné valence mělo být 5 sdva4d9; ale je to opravdu 5 s14d10.
Zatím žádné komentáře