मोलर आरेख: यह क्या है, रसायन विज्ञान में इसका उपयोग कैसे किया जाता है, और उदाहरण

रसायन विज्ञान विशेष रूप से जटिल हो सकता है, इसलिए कोई भी उपकरण जो इससे परिचित होने वालों के लिए सीखने की सुविधा प्रदान करता है, उसका स्वागत है।

मैडेलुंग के नियम और परमाणुओं के इलेक्ट्रॉन विन्यास से परिचित होने के सबसे लोकप्रिय तरीकों में से एक है द मोलर डायग्राम, एक ग्राफिकल मेमोनिक नियम जो यह देखना बहुत आसान बनाता है कि किस ऑर्बिटल्स में हैं इलेक्ट्रॉन।

अगला हम यह पता लगाने जा रहे हैं कि मूलर आरेख में क्या शामिल है, यह मैडेलुंग के नियम से कैसे संबंधित है, इसे कुछ हल किए गए उदाहरणों के माध्यम से कैसे लागू किया जाता है, और कौन से रासायनिक तत्व इस रणनीति का पालन नहीं करते हैं।

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मोलर आरेख क्या है?

मोलर आरेख, जिसे वर्षा विधि या विकर्णों के नियम के रूप में भी जाना जाता है, है मैडेलुंग के नियम को सीखने के लिए एक ग्राफिक और स्मरक विधि, रासायनिक तत्वों के इलेक्ट्रॉनिक विन्यास को जानने और लिखने की एक तकनीक.

इस आरेख को कक्षा के स्तंभों के माध्यम से ऊपर से नीचे दाएं से बाएं तक विकर्णों को चित्रित करने की विशेषता है। मोलर आरेख के माध्यम से, ऑर्बिटल्स को भरने में एक क्रम परिभाषित किया गया है, जिसे तीन क्वांटम संख्याओं द्वारा परिभाषित किया जाएगा: n, l और ml।

Moeller आरेख निम्न के अनुसार कार्य करता है:

प्रत्येक स्तंभ एक अलग कक्षीय से मेल खाता है जिसके माध्यम से एक परमाणु के इलेक्ट्रॉन प्रसारित होते हैं, उप-परमाणु कण जिन पर ऋणात्मक आवेश होता है। विचाराधीन ऑर्बिटल्स हैं: s, p, d और f, प्रत्येक में इलेक्ट्रॉनों को रखने के लिए एक विशिष्ट स्थान है और इसलिए, विभिन्न ऊर्जा स्तर.

यदि हम उपरोक्त अर्थों में विकर्ण या तीर खींचते हैं, तो हमारे पास पहला कक्षीय 1s है। दूसरा तीर 2s कक्षीय से शुरू होता है। तीसरा तीर 2p और 3s को पार करता है। चौथा विकर्ण 3p और 4s है। पाँचवाँ विकर्ण 3d, 4p और 5s इत्यादि है। मोलर आरेख उन लोगों के लिए एक परिचयात्मक तकनीक है जो रसायन विज्ञान में आवर्त सारणी के तत्वों के इलेक्ट्रॉनिक विन्यास का अध्ययन करना शुरू करते हैं।

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मैडेलुंग का नियम

मोलर आरेख के बाद से मैडेलुंग के नियम का चित्रमय प्रतिनिधित्व है (कुछ देशों में क्लेचकोवस्की के शासन के रूप में भी जाना जाता है) हमें पहले यह जानना चाहिए कि यह किस बारे में है। इस नियम के अनुसार किसी परमाणु के कक्षकों को भरना निम्नलिखित दो नियमों का पालन करना चाहिए:

मैडेलुंग का पहला नियम

n + l के निम्नतम मान वाले कक्षकों को पहले भरा जाता है, जिसमें n प्रमुख क्वांटम संख्या होती है, और l कक्षीय कोणीय गति होती है।.

उदाहरण के लिए, 3d कक्षक n = 3 और l = 2 के संगत है। इसलिए, एन + एल = 3 + 2 = 5। इसके बजाय, 4s कक्षक n = 4 और l = 0 से मेल खाता है, इसलिए n + l = 4 + 0 = 4। इससे यह स्थापित होता है कि इलेक्ट्रान 3d वाले से पहले 4s कक्षक को पहले भरते हैं, क्योंकि 4s = 4 जबकि 3d = 5 होता है।

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मैडेलुंग का दूसरा नियम

यदि दो कक्षकों का मान n + l समान है, तो इलेक्ट्रॉन पहले n के निम्न मान वाले कक्ष पर कब्जा कर लेंगे.

उदाहरण के लिए, 3d कक्षक का मान n + l = 5 है, जो 4p कक्षीय (4 + 1 = 5) के समान है, लेकिन चूंकि 3d कक्षक का मान n के लिए सबसे कम है, इसलिए इसे पहले से भरा जाएगा 4p कक्षीय।

इन सभी प्रेक्षणों और नियमों से, परमाणु कक्षकों को भरने में निम्नलिखित क्रम प्राप्त किया जा सकता है: 1s 2s 2p 3s 3p 4s 3d 4p। हालांकि यह आदेश निश्चित है, इसे दिल से याद रखना जटिल है, यही वजह है कि एक म्यूलर आरेख है जो ग्राफिक रूप से इसके आदेश का प्रतिनिधित्व करता है।

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Moeller आरेख का उपयोग करते समय अनुसरण करने के चरण

जैसा कि हमने पिछले खंड में टिप्पणी की है, मैडेलुंग का नियम सूत्र n + l का उपयोग करके यह स्थापित करता है कि क्या ऑर्बिटल्स पहले भरे जाते हैं और उसी से निर्धारित करते हैं कि किसी तत्व का इलेक्ट्रॉनिक कॉन्फ़िगरेशन क्या है निर्धारित। हालाँकि, Moeller आरेख पहले से ही इसे रेखांकन और आसानी से दर्शाता है, इसलिए यह अनुसरण करने के लिए पर्याप्त है एक ही आरेख के स्तंभ और विकर्ण खींचकर पता करें कि प्रत्येक के कक्षक किस क्रम में हैं तत्व।

एक परमाणु के इलेक्ट्रॉनिक विन्यास की खोज करने के लिए और जिसमें उसके इलेक्ट्रॉन स्थित हैं, हमें पहले इसकी परमाणु संख्या Z. को जानना चाहिए. संख्या Z एक परमाणु में इलेक्ट्रॉनों की संख्या से मेल खाती है, जब तक कि यह परमाणु तटस्थ है, या क्या समान है, कि यह आयन नहीं है, न ही धनात्मक (धनायन) और न ही ऋणात्मक (आयन)।

इस प्रकार, एक तटस्थ परमाणु के लिए Z जानने के बाद, हम पहले से ही जानते हैं कि उस तत्व के एक तटस्थ परमाणु में आमतौर पर कितने इलेक्ट्रॉन होते हैं। इसे ध्यान में रखते हुए, हम मूलर आरेख पर विकर्ण बनाना शुरू करेंगे। हमें यह ध्यान रखना चाहिए कि प्रत्येक प्रकार के कक्षीय में इलेक्ट्रॉनों को रखने की एक अलग क्षमता होती है, जो हैं:

• एस = 2 इलेक्ट्रॉन
• पी = 6 इलेक्ट्रॉन
• डी = 10 इलेक्ट्रॉन
• एफ = 14 इलेक्ट्रॉन

यह कक्षा में रुकता है जहां Z द्वारा दिया गया अंतिम इलेक्ट्रॉन कब्जा कर लिया गया है।

मुलर आरेख उदाहरण

मोलर आरेख कैसे काम करता है, इसे बेहतर ढंग से समझने के लिए, नीचे हम विभिन्न तत्वों के इलेक्ट्रॉन विन्यास को स्थापित करने के कुछ व्यावहारिक उदाहरण देखने जा रहे हैं।

फीरोज़ा

एक तटस्थ बेरिलियम (बीई) परमाणु के इलेक्ट्रॉनिक विन्यास को स्थापित करने के लिए, हमें सबसे पहले इसे आवर्त सारणी में देखना होगा, एक क्षारीय पृथ्वी जो तालिका के दूसरे स्तंभ और दूसरी पंक्ति में स्थित है. इसका परमाणु क्रमांक 4 है, इसलिए Z=4 है और इसमें 4 इलेक्ट्रॉन भी हैं।

इस सब को ध्यान में रखते हुए, हम मोलर आरेख का उपयोग यह देखने के लिए करेंगे कि इस तत्व के 4 इलेक्ट्रॉन कैसे स्थित हैं। हम ऊपर से नीचे और दाएं से बाएं, उपरोक्त अर्थों में विकर्ण बनाकर शुरू करते हैं।

जब हम कक्षकों को भर रहे होते हैं, उनमें से प्रत्येक में पाए जाने वाले इलेक्ट्रॉनों की संख्या को सुपरस्क्रिप्ट के रूप में रखने की सिफारिश की जाती है. चूँकि 1s पहला कक्षक है और यह दो इलेक्ट्रॉनों को घेरता है, हम इसे लिखेंगे:

चूंकि हमारे पास अभी भी मुक्त इलेक्ट्रॉन हैं, इसलिए हम कक्षाओं में भरना जारी रखते हैं। अगला 2s कक्षीय है और, 1s की तरह, यह 2 इलेक्ट्रॉनों पर कब्जा करता है, इसलिए 2s2. जैसा कि हमारे पास पहले से ही Be के तटस्थ परमाणु की कक्षा में सभी इलेक्ट्रॉन अच्छी तरह से स्थित हैं, हम कह सकते हैं कि इस तत्व का इलेक्ट्रॉनिक विन्यास है:

हम सुपरस्क्रिप्ट जोड़कर सुनिश्चित करते हैं कि हमने अच्छा प्रदर्शन किया है: 2 + 2 = 4

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मिलान

तत्व फास्फोरस (P) एक अधातु है जो आवर्त सारणी की तीसरी पंक्ति और स्तंभ 16 में पाया जाता है, Z = 15 के साथ, इसलिए इसमें कुल 15 इलेक्ट्रॉन होते हैं जिन्हें ऑर्बिटल्स पर कब्जा करना चाहिए।

पिछले उदाहरण को देखने के बाद, हम थोड़ा आगे बढ़ सकते हैं और इसके 4 इलेक्ट्रॉनों का पता लगा सकते हैं उसी कक्षक में जो बेरिलियम के 4 इलेक्ट्रॉनों के लिए है, 9 इलेक्ट्रॉनों की कमी है प्लस।

2s कक्षक के बाद, अगला विकर्ण 2p कक्षीय में प्रवेश करता है और 3s कक्षीय पर समाप्त होता है। 2p कक्षक 6 इलेक्ट्रॉनों पर कब्जा कर सकता है, और 3s के मामले में केवल 2। इस प्रकार, हमारे पास होगा:

इस समय हमारे पास 12 इलेक्ट्रान अच्छी तरह से स्थित हैं, लेकिन हमारे पास अभी भी 3 और जाने बाकी हैं। हम एक और विकर्ण बनाते हैं और इस बार हम 3p कक्षीय के माध्यम से Moeller आरेख के अनुसार प्रवेश करते हैं, एक कक्षीय जिसमें 6 इलेक्ट्रॉनों के लिए स्थान होता है, लेकिन चूंकि हमारे पास केवल 3 इलेक्ट्रॉन बचे हैं, इसलिए यह कक्षक पूरी तरह से कब्जा नहीं करेगा, 3 को एक सुपरस्क्रिप्ट के रूप में रखा जाएगा। अतः फॉस्फोरस को समाप्त करने के लिए इसका इलेक्ट्रॉनिक विन्यास इस प्रकार है:

हम सुपरस्क्रिप्ट जोड़कर सुनिश्चित करते हैं कि हमने अच्छा प्रदर्शन किया है: 2 + 2 + 6 + 2 + 3 = 15

zirconium

तत्व ज़िरकोनियम (Zr) एक संक्रमण धातु है जो कॉलम 4 और पंक्ति 5 में पाई जाती है और इसका Z = 40. होता है. पिछले उदाहरण का लाभ उठाते हुए पथ को छोटा करते हुए, हम पहले 18 इलेक्ट्रॉनों का पता लगा सकते हैं।

3पी ऑर्बिटल के बाद, मोलर आरेख के साथ हमारा मार्गदर्शन करने वाले अगले 4s, 3डी, 4पी और 5एस ऑर्बिटल्स हैं, जिनकी क्षमता क्रमशः 2, 10, 6 और 2 इलेक्ट्रॉनों की है।

आरेख में पहले नौ कक्षकों को पूरा करने पर कुल 20 इलेक्ट्रॉन जुड़ते हैं, शेष 2 इलेक्ट्रॉनों को छोड़कर, जो अगले कक्षीय में रखे गए हैं, 4d. इस प्रकार, तटस्थ तत्व जिरकोनियम का इलेक्ट्रॉन विन्यास है:

हम सुपरस्क्रिप्ट जोड़कर सुनिश्चित करते हैं कि हमने अच्छा प्रदर्शन किया है: 2 + 2 + 6 + 2 + 6 + 2 + 10 + 6 + 2 + 2 = 40

ऑक्सीजन

यहाँ हम थोड़ा अधिक जटिल उदाहरण देखते हैं जो ऑक्सीजन (O) है।. यह गैस आवर्त सारणी के स्तंभ 16 और पंक्ति 2 में पाई जाती है, यह एक अधातु है और इसकी परमाणु संख्या 8 है।

अब तक, अन्य उदाहरणों को देखते हुए, हम सोचेंगे कि इसका Z = 8 है, हालाँकि यह इतना सरल नहीं है क्योंकि यह गैस एक विशेष प्रकृति की है, लगभग हमेशा -2 के आवेश के साथ आयन के रूप में रहती है।

इसका मतलब यह है कि, हालांकि एक तटस्थ ऑक्सीजन परमाणु में 8 इलेक्ट्रॉन होते हैं जैसा कि इसकी परमाणु संख्या से संकेत मिलता है, यह करता है यह सच है कि प्रकृति में इसकी अधिक है, इसके मामले में 10 (8 इलेक्ट्रॉन + 2 इलेक्ट्रॉन या, यदि आप चाहें, तो -8 चार्ज) इलेक्ट्रिक -2)।

तो, इस मामले में, हमें ऑर्बिटल्स में जितने इलेक्ट्रॉनों का पता लगाना है, वह 8 नहीं बल्कि 10 इलेक्ट्रॉन हैं, जैसे कि हम उस रासायनिक तत्व नियॉन के इलेक्ट्रॉनों का पता लगा रहे थे जिसमें Z = 10 होता है।

इसे समझते हुए, हमें केवल वही काम करना है जो हम पिछले मामलों में करते रहे हैं, केवल इस बात को ध्यान में रखते हुए कि हम एक आयन (आयन) के साथ काम कर रहे हैं:

हम सुपरस्क्रिप्ट जोड़कर सुनिश्चित करते हैं कि हमने अच्छा प्रदर्शन किया है: 2 + 2 + 6 = 10

कैल्शियम

ऑक्सीजन के समान कुछ कैल्शियम (Ca) के साथ होता है, केवल इस मामले में हम एक धनायन के बारे में बात कर रहे हैं, यानी एक धनात्मक आवेश वाला आयन.

यह तत्व आवर्त सारणी के स्तंभ 2 पंक्ति 4 में 20 की परमाणु संख्या के साथ पाया जाता है, हालांकि, प्रकृति को आमतौर पर आयन के रूप में एक सकारात्मक चार्ज +2 के साथ प्रस्तुत किया जाता है, जिसका अर्थ है कि इसका इलेक्ट्रॉनिक चार्ज 18 (- 20 + 2 = 18; 20 इलेक्ट्रॉन - 2 इलेक्ट्रॉन = 18 इलेक्ट्रॉन)।

हम सुपरस्क्रिप्ट जोड़कर सुनिश्चित करते हैं कि हमने अच्छा प्रदर्शन किया है: 2 + 2 + 6 + 2 + 6 = 18

मोलर आरेख और मैडेलुंग के नियम के अपवाद

हालांकि मौलर आरेख मैडेलुंग के नियम को समझने और विभिन्न रासायनिक तत्वों के इलेक्ट्रॉन कैसे स्थित हैं, यह जानने के लिए बहुत उपयोगी है, सच्चाई यह है कि यह अचूक नहीं है। कुछ पदार्थ ऐसे होते हैं जिनकी संरचना हमारे द्वारा बताई गई बातों का पालन नहीं करती है।

उनके इलेक्ट्रॉन विन्यास क्वांटम कारणों से मैडेलुंग के नियम द्वारा भविष्यवाणी किए गए लोगों से प्रयोगात्मक रूप से भिन्न होते हैं।. इन तत्वों में जो मानकों का पालन नहीं करते हैं: क्रोमियम (Cr, Z = 24), कॉपर (Cu, Z = 29), सिल्वर (Ag, Z = 47), रोडियम (Rh, Z = 45), सेरियम ( सीई, जेड = 58), नाइओबियम (एनबी; जेड = 41), दूसरों के बीच में।

डी और एफ ऑर्बिटल्स भरते समय अपवाद बहुत बार होते हैं। उदाहरण के लिए, क्रोमियम के मामले में, जिसका वैलेंस कॉन्फ़िगरेशन 4s ^ 2 3d ^ 4 में मोलर आरेख और मैडेलंग के नियम के अनुसार समाप्त होना चाहिए, इसमें वास्तव में 4s ^ 1 3d ^ 5 का वैलेंस कॉन्फ़िगरेशन होता है। एक और अजीब उदाहरण चांदी का है, जिसमें 5s ^ 2 4d ^ 9 होने के बजाय पिछले वाले में 5s ^ 1 4d ^ 10 है।