Mitkä ovat rappeutuneet orbitaalit?

degeneroituneet orbitaalit he ovat kaikkia niitä, jotka ovat samalla energian tasolla. Tämän määritelmän mukaan niillä on oltava sama pää kvanttiluku n. Niinpä 2s ja 2p orbitaalit ovat degeneroituneet, koska ne kuuluvat energian tasoon 2. Kuitenkin tiedetään, että niiden kulma- ja säteittäiset aallot ovat erilaisia.

Koska arvot n, elektronit alkavat miehittää muita energian alitasoja, kuten orbitaaleja d ja f. Kullakin näistä orbitaaleista on omat ominaisuutensa, joita ensi silmäyksellä havaitaan niiden kulmamuodoissa; nämä ovat pallomainen (s), käsipaino (p), kolmikko (d) ja globulaariset (f) luvut.

Niiden joukossa on energian ero, joka kuuluu jopa samalle tasolle n.

Esimerkiksi ylemmässä kuvassa on energiasuunnitelma, jossa orbitaalit ovat parittomia elektroneja (epänormaali tapaus). Voidaan nähdä, että kaikista kaikkein vakaimmista (alin energia) on kiertoradat ns (1s, 2s, ...), kun taas epävakaampi (korkein energia).

indeksi

• 1 Eristetyn atomin degeneroituneet orbitaalit
  • 1.1 Orbitaalit p
  • 1.2 Orbitaalit
  • 1.3 Orbitaalit
• 2 degeneroitua hybridi-orbitaalia
• 3 Viitteet

Eristetyn atomin degeneroituneet orbitaalit

Degeneroituneet orbitaalit, joilla on sama arvo n, ne ovat samassa linjassa energiajärjestelmässä. Tästä syystä kolme punaisia ​​raitoja, jotka symboloivat p orbitaaleja, sijaitsevat samassa linjassa; kuten violetti ja keltainen raita.

Kuvan rakenne rikkoo Hundin sääntöä: korkeamman energian kiertoradat ovat täynnä elektroneja ilman, että ne ensin yhdistetään alempien energialähteiden kanssa. Kun elektronit kaventuvat, orbitaali menettää energiaa ja aiheuttaa suuremman sähköstaattisen vastuksen muiden orbitaalien parittamattomille elektroneille.

Tällaisia ​​vaikutuksia ei kuitenkaan oteta huomioon monissa energiakaavioissa. Jos näin on, ja tottelemalla Hundin sääntöä ilman, että täyteen täytetään d orbitaaleja, nähdään, että ne lakkaavat olemasta degeneroituneita.

Kuten edellä todettiin, jokaisella kiertoradalla on omat ominaisuutensa. Eristetyssä atomissa, jossa on elektroninen konfiguraatio, on elektronit järjestetty tarkkaan määrättyjen kiertoradojen määrään, jotka mahdollistavat niiden sijoittamisen. Vain niitä, jotka ovat yhtä suuria kuin energiaa, voidaan pitää degeneroituneina.

Orbitaalit p

Kuvassa olevat rappeutuneiden p orbitaalien kolme punaista raitaa osoittavat, että molemmat_x, p_ja ja p_z Heillä on sama energia. Kussakin on pariton elektroni, jota kuvataan neljällä kvanttiluvulla (n, l, ml ja lisää), kun taas ensimmäiset kolme kuvaavat kiertoradoja.

Ainoa ero niiden välillä on merkitty magneettisella hetkellä ml, joka vetää p_x x-akselilla, s_ja y-akselilla ja p_z z-akselilla. Kaikki kolme ovat tasa-arvoisia, mutta eroavat vain niiden paikkasuuntauksista. Tästä syystä ne vedetään aina energiaan, eli degeneroituneeseen.

Koska ne ovat samoja, atomi, joka on eristetty typestä (1 s: n kokoonpanolla)²2s²2p³) on säilytettävä rappeutuneet kolme orbitaalia p. Energiaskenaario muuttuu kuitenkin äkillisesti, jos ajatellaan N-atomia molekyylissä tai kemiallisessa yhdisteessä.

Miksi? Koska vaikka p_x, p_ja ja p_z ne ovat yhtä suuria energian suhteen, mikä voi vaihdella kussakin, jos niillä on erilaiset kemialliset ympäristöt; toisin sanoen, jos ne liittyvät eri atomeihin.

d orbitaalien

On viisi purppuraa, jotka merkitsevät d orbitaaleja. Eristetyssä atomissa, vaikka heillä on paritut elektronit, näitä viittä kiertorataa pidetään degeneroituna. Toisin kuin p orbitaaleissa, tällä kertaa niiden kulmamuodoissa on huomattava ero.

Siksi heidän elektroninsa kulkevat suunnassa avaruudessa, joka vaihtelee kiertoradalla d toiseen. Tämä aiheuttaa kiteinen kenttäteoria, että vähimmäishäiriö aiheuttaa a energiajako kiertoradat; toisin sanoen viisi purppuranauhaa erotetaan, jolloin niiden välissä on energiaväli:

Mitkä ovat edellä mainitut orbitaalit? Ne, jotka ovat yläreunassa, on symbolisoitu ja_g, ja alla olevat T_2g. Huomaa, kuinka alun perin kaikki violetit raidat olivat linjassa, ja nyt muodostettiin joukko kahta orbitaalia ja_g enemmän energiaa kuin toinen kolmen kiertoradan joukko T_2g.

Tämä teoria antaa meille mahdollisuuden selittää d-d-siirtymiä, joihin on osoitettu monia siirtymämetallien yhdisteissä (Cr, Mn, Fe jne.) Havaittuja värejä. Ja miksi tämä sähköinen häiriö on? Metallikeskuksen koordinaatiovaikutuksiin muiden nimettyjen molekyylien kanssa ligandit.

f orbitaalien

F orbitaaleilla he tuntevat keltaisia ​​raitoja, tilanne muuttuu entistä monimutkaisemmaksi. Niiden avaruussuunnat vaihtelevat paljon keskenään, ja niiden linkkien visualisointi muuttuu liian monimutkaiseksi.

Itse asiassa f orbitaaleja pidetään niin sisäisina, etteivät ne "osallistu tuntuvasti" joukkovelkakirjojen muodostumiseen.

Kun eristetyt atomit, joissa on f orbitaaleja, ovat muiden atomien ympäröimiä, vuorovaikutukset alkavat ja hajoaminen tapahtuu (degeneraation menetys):

Huomaa, että nyt keltaiset raidat muodostavat kolme sarjaa: T_1g, T_2g ja että_1g, ja jotka eivät ole enää degeneroituneet.

Degeneroituneet hybridipallot

On nähty, että kiertoradat voivat paljastua ja menettää degeneraation. Vaikka tämä selittää elektroniset siirtymät, se on kuitenkin selvillä siitä, miten ja miksi molekyylipohjaisia ​​geometrioita on erilaisia. Siellä tulevat hybridipallot.

Mikä on sen pääpiirteet? Että he ovat degeneroituneet. Näin ollen ne syntyvät orbitaalien s, p, d ja f merkkien seoksesta degeneroituneiden hybridien alkamiseksi.

Esimerkiksi kolme p orbitaalia sekoitetaan yhden s: n kanssa, jolloin saadaan neljä sp orbitaalia³. Kaikki sp orbitaalit³ ne ovat degeneroituneet ja siksi heillä on sama energia.

Jos lisäksi kaksi d orbitaalia sekoitetaan neljän sp³, saat kuusi sp orbitaalia³d².

Ja miten ne selittävät molekyylien geometriaa? Koska ne ovat kuusi, niillä on yhtäläiset energiat, ne on siksi suunnattava symmetrisesti avaruuteen, jotta saadaan aikaan samanarvoisia kemiallisia ympäristöjä (esimerkiksi MF-yhdisteessä).₆).

Tällöin muodostuu koordinaation oktaedri, joka on sama kuin oktaedrinen geometria keskuksen (M) ympärillä..

Geometrialla on kuitenkin yleensä vääristymiä, mikä tarkoittaa, että jopa hybridi-orbitaalit eivät ole täysin rappeutuneet. Näin ollen päätelmänä degeneroituneet orbitaalit ovat olemassa vain eristetyissä atomeissa tai erittäin symmetrisissä ympäristöissä.

viittaukset

1. Chemicool-sanakirja. (2017). Määritelmä Degeneroitu Haettu osoitteesta: chemicool.com
2. SparkNotes LLC. (2018). Atomit ja atomiyhdisteet. Haettu osoitteesta: sparknotes.com
3. Puhdas kemia (N.D.). Elektroninen kokoonpano. Palautettu osoitteesta: es-puraquimica.weebly.com
4. Whitten, Davis, Peck & Stanley. (2008). Kemia. (8. painos). CENGAGE Learning.
5. Moreno R. Esparza. (2009). Koordinointikemian kurssi: Kentät ja kiertoradat. [PDF]. Haettu osoitteesta depa.fquim.unam.mx
6. Shiver & Atkins. (2008). Epäorgaaninen kemia (Neljäs painos). Mc Graw Hill.