MOELLERダイアグラム：構成とエクササイズの解決 - 化学 - 2024

メラー図や雨の方法はマーデルングルールを学ぶためのグラフィックとニーモニック方法です。つまり、要素の電子配置を書き込む方法です。それは軌道の列を通して対角線を描くことによって特徴付けられ、矢印の方向に従って、原子に対して同じ順序が確立されます。

世界の一部の地域では、Moellerダイアグラムはレインメソッドとも呼ばれます。これにより、3つの量子数n、l、mlによっても定義される軌道の充足で次数が定義されます。

出典：GabrielBolívar

上の画像は簡単なモラー図です。各列は異なる軌道に対応しています：s、p、d、fとそれぞれのエネルギーレベル。最初の矢印は、原子の充填が1s軌道で始まる必要があることを示しています。

したがって、次の矢印は2s軌道から始まり、次に2p軌道から3s軌道を通る必要があります。このようにして、まるで雨のように、軌道とそれらが収容する電子の数（4 l +2）が記録されます。

Moellerダイアグラムは、電子配置を研究する人のための紹介です。

モラー図とは何ですか？

マデルングの法則

メーラー図はマデルングの法則のグラフィック表現で構成されているため、後者がどのように機能するかを知る必要があります。軌道の充てんは、次の2つの規則に従う必要があります。

-n + lの最小値を持つ軌道が最初に入力されます。ここで、nは主量子数、lは軌道角運動量です。たとえば、3d軌道はn = 3およびl = 2に対応するため、n + l = 3 + 2 = 5; 一方、4s軌道はn = 4およびl = 0、およびn + l = 4 + 0 = 4に対応します。上記から、電子は3d軌道よりも最初に4s軌道を満たすことが確立されます。

-2つの軌道のn + lの値が同じ場合、電子は最初にnの値が最も小さいものを占有します。たとえば、3D軌道の値はn + l = 5で、4p軌道（4 + 1 = 5）と同じです。しかし、3dはnの最小値を持っているため、4pよりも最初に埋められます。

以前の2つの観測から、軌道の次の順序に到達できます：1s 2s 2p 3s 3p 4s 3d 4p。

各軌道のn + lの異なる値に対して同じ手順を実行すると、他の原子の電子配置が得られます。これは、Moellerダイアグラムによってグラフィカルに決定することもできます。

従うべき手順

マデルングの法則は、電子構成を「武装」できる式n + lを確立します。ただし、すでに述べたように、Moellerダイアグラムはすでにこれをグラフィカルに表現しています。したがって、その列をたどって、段階的に対角線を描画します。

では、どのようにして原子の電子配置を開始しますか？これを行うには、まず原子番号Zを知る必要があります。これは、定義により中性原子の場合、電子の数と等しくなります。

したがって、Zを使用して電子の数を取得し、これを念頭に置いて、Moellerダイアグラムに対角線を描き始めます。

s軌道は、2つの電子（式4 l +2を適用）、p 6電子、d 10、f 14に対応できます。Zによって与えられた最後の電子が占有された軌道で停止します。

さらに明確にするために、以下は解決された一連の演習です。

解決された演習

ベリリウム

周期表を使用して、ベリリウム元素はZ = 4で配置されます。つまり、その4つの電子が軌道に収容されている必要があります。

その後、Moellerダイアグラムの最初の矢印から、1s軌道は2つの電子を占有します。1s ² ; 次に2s軌道が続き、2つの電子が合計4を追加します：2s ²。

したがって、ベリリウムの電子配置は1s ² 2s ²として表されます。上付き文字の合計は全電子数に等しいことに注意してください。

一致

元素リンはZ = 15であるため、軌道を占有する必要のある電子は合計15個あります。先に進むには、4つの電子を含む1s ² 2s ²構成から始めます。その後、さらに9個の電子が失われます。

2s軌道の後、次の矢印が2p軌道に入り、最終的に3s軌道に着陸します。2p軌道は6個の電子と3s 2個の電子を占有できるため、1s ² 2s ² 2p ⁶ 3s ^2となります。

さらに3つの電子が欠落しており、Moellerダイアグラムによれば、次の3p軌道を占めています。1s ² 2s ² 2p ⁶ 3s ² 3p ³、蛍光体の電子配置。

ジルコニウム

元素ジルコニウムはZ = 40です。1s ² 2s ² 2p ⁶ 3s ² 3p ⁶の構成で経路を短くすると、18個の電子（希ガスアルゴンの電子）で22個の電子が失われます。3p軌道の後、Moellerダイアグラムによる次の充填は、4s、3d、4p、および5s軌道です。

完全に充填され、4S ^2を、3D ¹⁰、4P ⁶及び5S ²、20個の電子の合計が加算されます。したがって、残りの2つの電子は次の軌道に格納されます。4d。したがって、ジルコニウムの電子配置は1s ² 2s ² 2p ⁶ 3s ² 3p ⁶ 4s ² 3d ¹⁰ 4p ⁶ 5s ² 4d ²です。

イリジウム

イリジウムはZ = 77であるため、ジルコニウムと比較して37個の電子が追加されています。つまり、1s ² 2s ² 2p ⁶ 3s ² 3p ⁶ 4s ² 3d ¹⁰ 4p ⁶ 5s ² 4d ¹⁰から始めて、次のモラーダイアグラムの軌道で29電子を追加する必要があります。

新しい対角線を描画すると、新しい軌道は5p、6s、4f、5dになります。最初の三つの軌道を埋める完全に我々が持っている：5P ⁶、6S ²及び4F ¹⁴ 22個の電子の合計を与えるために、。

そう7つの電子は図5d軌道にあるれ、欠落している：1秒² 2S ² 2P ⁶ 3S ² 3P ⁶ 4S ²の3D ¹⁰ 4P ⁶ 5S ² 4D ¹⁰ 5P ⁶ 6S ²の4f ¹⁴ 5dと⁷。

上記はイリジウムの電子配置です。6s ²および5d ⁷軌道が太字で強調表示されており、これらがこの金属の原子価殻に適切に対応していることを示しています。

メーラー図とマデルングの法則の例外

周期表には、今説明したことに従わない要素がたくさんあります。それらの電子配置は、量子的な理由で予測されたものと実験的に異なります。

これらの不一致を示す要素には、クロム（Z = 24）、銅（Z = 29）、銀（Z = 47）、ロジウム（Z = 45）、セリウム（Z = 58）、ニオブ（Z = 41）があります。などなど。

dおよびf軌道の充てんでは例外が非常に頻繁に発生します。たとえば、Moellerの図とMadelungの法則によれば、クロムは4s ² 3d ^4の原子価設定を持つ必要がありますが、実際には4s ¹ 3d ⁵です。

また、最後に、銀の原子価構成は5s ² 4d ^9である必要があります。しかし、実際には5s ¹ 4d ¹⁰です。

参考文献

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