¿Qué es el diagrama de Möeller? ¿Cómo se utiliza ?
Uno de los métodos más populares para expresar la distribución de electrones o la configuración electrónica de los átomos es este diagrama, llamado diagrama de Möeller , “diagrama de las diagonales” o “método de la lluvia” que representa gráficamente la regla de Madelung y permite ver con facilidad en que orbitales se ubican los electrones.
Con el desarrollo de la química durante el siglo XIX, era necesaria una teoría adecuada para explicar los detalles de la estructura atómica. Surgieron diferentes modelos atómicos, hasta el modelo mecánico-cuántico actual, con el que se plantea la idea de los orbitales atómicos, según la cual los electrones se encuentran en una nube electrónica y en un determinado orbital.
A continuación vamos a explicar en qué consiste, sus elementos y cómo se utiliza el “Diagrama de Möeller” para escribir la configuración electrónica de algunos elementos , veremos además la manera de relacionarlo con la regla de Madelung.
¿Qué es el diagrama de Möeller?
El diagrama de Möeller o regla de las Diagonales indica el orden de llenado con electrones de los distintos niveles y subniveles y basta con seguir la dirección de las flechas para completar la configuración electrónica. Ver video explicativo diagrama de Möeller
El diagrama de Möeller , método de la lluvia o regla de las diagonales se utiliza en química para escribir la configuración electrónica de un elemento mediante su número atómico. Se trata de un método gráfico para aprender la regla de Madelung y escribir la configuración. A través de este método queda establecido el orden de llenado de los orbitales, los cuáles están definidos por tres números cuánticos ( n, l y m) Se puede aplicar en la mayoría de los elementos, con algunas excepciones como algunos metales de transición y elementos de números atómicos elevados, que presentan anomalías en la configuración y hay que corregirla, al incumplir el principio de Aufbau.
Para poder calcular la configuración electrónica de un elemento con la regla de las diagonales, es de utilidad saber dibujar el diagrama de Möeller. Estos son algunos de los pasos a seguir:
- Se escriben los niveles de energía del 1 al 7 y los subniveles a su lado
- En el diagrama hay que trazar unas diagonales por los orbitales , en sentido de arriba abajo y de derecha a izquierda .
- Cada columna corresponde a un orbital diferente en ellos se ubican los electrones, partículas subatómicas del átomo que tienen carga negativa. Hay cuatro tipos de orbitales : s, p, d y f.
- Se trazan las diagonales o flechas:el primer orbital es 1s, la segunda flecha está en el orbital 2p, la tercera diagonal cruza 2p y 3s, la cuarta flecha cruza 3p y 4 s y así sucesivamente.
A continuación puedes ver un video explicativo sobre el diagrama de Möeller.
Elementos del diagrama de Möeller
Al trazar el diagrama de Möeller se tienen en cuenta varios elementos importantes para comprenderlo de un modo sencillo, que son los siguientes:
- Niveles principales: identificados con el número cuántico (n) en la columna izquierda del esquema y ordenados de menor a mayor con números naturales del 1 al 7
- Subniveles: son los números iguales a los de la columna de la izquierda , ubicados en el lado derecho del diagrama junto al nivel principal al que correspondan. Un nivel puede tener varios subniveles.
- Orbitales atómicos: ordenados según su forma e identificados por las letras “s”, “p”, “d” y “f”.
- Líneas diagonales: son las flechas que interceptan los subniveles comenzando por el menor de todos (1s), desde arriba hacia abajo y de derecha a izquierda.
Regla de Madelung
La regla de Madelung es el principio que establece el orden de llenado de los niveles y subniveles del átomo , teniendo en cuenta que primero se ocupan aquellos orbitales cuyo valor sea el menor.
Esta ley tiene en cuenta cómo se definen los tres primeros números cuánticos:
- “n”, indica el nivel (capa) del electrón en el átomo
- “l”, se refiere al subnivel o al momento angular del orbital, la forma del orbital
- “m”, que indica la orientación del orbital en el espacio
Según esta regla, todos los valores cuyo número sea menor a la suma de “n” + “l”, son los que deben ir en los primeros orbitales del diagrama de Moeller. Pero si la suma de “n” + “l” da el mismo resultado para dos orbitales distintos, simplemente se llena el espacio con aquel que posea menor valor de “n”. Todo esto se comprueba en la práctica utilizando el diagrama de Möeller.
¿Cómo se utiliza el diagrama de Möeller?
Para utilizar de manera correcta el diagrama de Möeller y poder escribir la configuración electrónica de un elemento, hay que tener en cuenta la capacidad que tiene cada orbital para llenarse con electrones, así se puede saber la distribución de partículas negativas o electrones por capas y cuántas de estas partículas tiene un elemento en su capa de valencia, los llamados electrones de valencia, que son claves para la formación de enlaces.
Este diagrama representa una forma gráfica y sencilla el orden de llenado de niveles y subniveles de energía en el átomo. Es suficiente con dibujar el diagrama y trazar las diagonales para descubrir el orden de llenado.
Tendremos en cuenta que cada tipo de orbital cuenta con una capacidad distinta de electrones , de esta forma: los del tipo “s” se llenan con 2; los “p” se completan hasta 6; los “d” admiten hasta 10; y los “f” con un máximo de 14. Además la representación gráfica en la configuración se aplica de la siguiente forma::
- Se busca el número atómico (Z) del elemento cuya configuración electrónica se va a realizar.
- Se dibuja el diagrama de Möeller, colocando cada nivel con sus respectivos subniveles y se identifican los tipos de cada uno con las letras “s”, “p”, “d” y “f”.
- Se trazan las diagonales de derecha a izquierda y de arriba abajo, partiendo desde el orbital 1s, se siguen las diagonales de hacia abajo una a una
- Se comienza a completar la configuración electrónica , hasta sumar el total de “Z” sumando el número de electrones.
Ejemplo de configuración electrónica del nitrógeno
Al escribir la configuración electrónica del nitrogeno, se distribuyen los electrones alrededor del núcleo del nitrógeno en capas o niveles de energía siguiendo la regla de las diagonales, los dos primeros electrones irán en el nivel 1 y orbital s
Configuración electrónica nitrógeno: 1s22s22p3
Veamos cómo se hace la configuración electrónica del nitrógeno paso a paso
Paso 1 Para comenzar debemos tener unos datos, que se obtienen desde la Tabla Periódica: número atómico Z
El número atómico (Z) nos permite conocer los protones del elemento, en este caso del nitrógeno . Por ser un átomo neutro, el número de protones coincide con el número de electrones.Ver video calcular protones, electrones y neutrones del nitrógeno
- Protones : 7 (coinciden con el número atómico Z=7)
- Electrones : 7 (si el átomo es neutro son los mismos que los protones)
- Neutrones: 7 -Se calculan restando el número másico A y el número atómico N = 14 – 7 = 7
Paso 2 Para ubicar los electrones en los orbitales correspondientes y hacer así la configuración electrónica se utiliza el diagrama de Möeller, basta con seguir las flechas para escribir la configuración electrónica con el total de electrones que en el nitrógeno son 7.
Siguiendo la el diagrama de las diagonales así sería la configuración electrónica del nitrógeno:
Dibujo del átomo de nitrógeno
Una vez que tenemos la configuración electrónica del nitrógeno ya podemos dibujar su átomo:
En el núcleo 6 protones y 6 neutrones y en la corteza 6 electrones que estarán repartidos por capas: (2,4)
- Capa 1 – 2 electrones
- Capa 2 – 4 electrones
Video explicativo de la configuración electrónica del nitrógeno
👉EN ESTE VIDEO «CONFIGURACIÓN ELECTRÓNICA DEL NITRÓGENO» te explico como se realiza la configuración electrónica a partir del digrama de Moeller y diagrama de orbitales .Puedes aprender a ubicar un elemento en la tabla periódica y como saber el grupo y periodo del elemento.Así mismo el dibujo del átomo, la capa de valencia y los electrones de valencia.
Ejemplos de configuración electrónica
A continuación puedes ver varios ejemplos de cómo se utiliza el diagrama de Möeller para realizar la configuración electrónica de algunos elementos:
