- Išsiskyrusio atomo išsigimusios orbitos
- Orbitalės p
- Orbitalių d
- Orbitalės f
- Degeneravę hibridiniai orbitalės
- Nuorodos
Į degeneruoti orbitalės yra tie, kurie tuo pačiu energijos lygį. Pagal šį apibrėžimą jie turi turėti tą patį pagrindinį kvantinį skaičių n. Taigi 2s ir 2p orbitalės yra išsigimusios, nes priklauso 2 energijos lygiui. Tačiau žinoma, kad jų kampinių ir radialinių bangų funkcijos yra skirtingos.
Didėjant n reikšmėms, elektronai pradeda užimti kitas energijos pakopas, tokias kaip d ir f orbitalės. Kiekvienas iš šių orbitų turi savo ypatybes, kurias iš pirmo žvilgsnio galima pamatyti jų kampinėmis formomis; Tai yra sferinės (-ės), hantelio (p), dobilo (d) ir rutulinės (f) figūros.
Šaltinis: Gabrielis Bolívaras
Tarp jų yra energetinis skirtumas, netgi priklausymas tam pačiam n lygiui.
Pvz., Aukščiau esančiame paveikslėlyje parodyta energijos schema, kurioje orbitales užima nesusieti elektronai (nenormalus atvejis). Galima pastebėti, kad iš visų stabiliausių (mažiausiai energijos sunaudojanti) yra ns orbitalė (1s, 2s, …), tuo tarpu nf yra nestabiliausia (ta, kurios energija didžiausia).
Išsiskyrusio atomo išsigimusios orbitos
Išsigimę orbitalės, kurių n vertė yra ta pati, yra toje pačioje eilutėje energijos schemoje. Dėl šios priežasties trys raudonos juostos, simbolizuojančios p orbitalius, yra toje pačioje linijoje; kaip ir violetinės bei geltonos juostelės.
Paveikslėlyje pavaizduota diagrama pažeidžia Hundo taisyklę: aukštesnės energijos orbitalės užpildomos elektronais, nesusiejant jų pirmiausia su mažesnės energijos. Kai elektronai susilieja, orbita praranda energiją ir sukelia didesnę elektrostatinę atstumtą kitų orbitų neporinius elektronus.
Tačiau daugelyje energijos schemų toks poveikis nėra svarstomas. Jei taip, ir paklusdami Hundo taisyklei visiškai neužpildydami d orbitalių, būtų matyti, kad jie nustoja degeneravę.
Kaip minėta anksčiau, kiekviena orbita turi savo ypatybes. Atskirto atomo, kurio elektroninė konfigūracija yra, elektronai yra išdėstyti tiksliame orbitų skaičiuje, kad juos tilptų. Degeneravusiais galima laikyti tik tuos, kurių energija lygi.
Orbitalės p
Trys raudonos juostos, skirtos paveiksle išsigimusioms p orbitalėms, rodo, kad ir p x , p ir p z turi tą pačią energiją. Kiekviename jų yra nesusijęs elektronas, apibūdinamas keturiais kvantiniais skaičiais (n, l, ml ir ms), o pirmieji trys apibūdina orbitas.
Vienintelis skirtumas tarp jų žymimas magnetiniu momentu ml, kuris nubrėžia p x kelią ant x ašies, p y ant y ašies, o p z ant z ašies. Visos trys yra vienodos, tačiau skiriasi tik savo erdvine orientacija. Dėl šios priežasties jie visada traukiami pagal energiją, tai yra, išsigimę.
Kadangi jie yra lygūs, izoliuotas azoto atomas (kurio konfigūracija 1s 2 2s 2 2p 3 ) turi išlaikyti tris p orbitalės išsigimimus. Tačiau energijos scenarijus staiga pasikeičia, jei atsižvelgiama į N atomą molekulėje ar cheminiame junginyje.
Kodėl? Kadangi p x , p ir p z yra vienodos energijos, tačiau kiekvienoje iš jų gali skirtis, jei jų cheminė aplinka yra skirtinga; tai yra, jei jie jungiasi prie skirtingų atomų.
Orbitalių d
Yra penkios purpurinės juostelės, žyminčios d orbitalę. Izoliuotame atome, net jei jie turi suporuotų elektronų, šie penki orbitaliai yra laikomi išsigimusiais. Tačiau skirtingai nei p orbitalės, šį kartą pastebimas didelis jų kampinių formų skirtumas.
Todėl jo elektronai kosmose juda kryptimis, skirtingomis orbita. Tai, remiantis kristalinio lauko teorija, lemia, kad minimalus trikdymas sukelia energetinį orbitų padvigubėjimą; tai yra, penkios purpurinės juostelės atsiskiria, palikdamos tarp jų energijos tarpą:
Šaltinis: Gabrielis Bolívaras
Kas yra geriausi orbitos ir kokie yra apatiniai orbitalės? Aukščiau išvardyti simboliai yra g , o žemiau t 2 g . Atkreipkite dėmesį, kaip iš pradžių visos purpurinės juostelės buvo išlygintos, o dabar buvo suformuotas dviejų e g energinių orbitų rinkinys, energingesnis už kitą trijų t 2 g orbitalių rinkinį .
Ši teorija leidžia paaiškinti dd perėjimus, kuriems priskiriama daug spalvų, stebimų pereinamųjų metalų junginiuose (Cr, Mn, Fe ir kt.). Ir dėl ko atsiranda šis elektroninis trikdis? Į metalo centro ir kitų molekulių, vadinamų ligandais, koordinavimo sąveiką.
Orbitalės f
O su f orbitalėmis, jaučiamomis geltonomis juostelėmis, situacija tampa dar sudėtingesnė. Jų erdvinės kryptys labai skiriasi, o jų sąsajų vizualizavimas tampa per sudėtingas.
Tiesą sakant, f orbitalės yra laikomos tokiu vidiniu apvalkalu, kad jos „nedalyvauja“ formuojant obligacijas.
Kai izoliuotas atomas su f orbitalėmis apsuptas kitų atomų, prasideda sąveika ir vyksta atsiskyrimas (degeneracijos praradimas):
Šaltinis: Gabrielis Bolívaras
Atminkite, kad dabar geltonos juostelės sudaro tris rinkinius: t 1g , t 2g ir 1g ir kad jos nebėra išsigimusios.
Degeneravę hibridiniai orbitalės
Buvo matyti, kad orbitos gali atsiskleisti ir prarasti degeneraciją. Nors tai paaiškina elektroninius perėjimus, paaiškėja, kaip ir kodėl yra skirtingos molekulinės geometrijos. Čia patenka hibridiniai orbitalės.
Kokios yra jo pagrindinės savybės? Kad jie išsigimę. Taigi jie atsiranda iš s, p, d ir f orbitalių ženklų mišinio, kad būtų sukurti išsigimę hibridai.
Pavyzdžiui, trys p orbitalės susimaišo su viena s, kad būtų keturios sp 3 orbitalės . Visi sp 3 orbitalės yra išsigimę, todėl turi tą pačią energiją.
Jei, be to, du d orbitalės yra sumaišytos su keturiomis sp 3 , gausime šešis sp 3 d 2 orbitalės .
Ir kaip jie paaiškina molekulines geometrijas? Kadangi yra šešios, turinčios vienodą energiją, jos turi būti orientuotos simetriškai erdvėje, kad būtų sukurta vienoda cheminė aplinka (pavyzdžiui, MF 6 junginyje ).
Kai jie tai daro, susidaro koordinacinis oktaedras, lygus oktaedrinei geometrijai aplink centrą (M).
Tačiau geometrija dažnai yra iškreipta, o tai reiškia, kad net hibridinės orbitalės iš tikrųjų nėra visiškai išsigimusios. Taigi darytina išvada, kad išsigimusios orbitalės egzistuoja tik pavieniuose atomuose arba labai simetriškose aplinkose.
Nuorodos
- Chemicool žodynas. (2017 m.). Degenerato apibrėžimas. Atkurta iš: chemicool.com
- „SparkNotes LLC“. (2018 m.). Atomai ir atominiai orbitaliai. Atkurta iš: sparknotes.com
- Gryna chemija. (sf). Elektroninė konfigūracija. Atkurta iš: es-puraquimica.weebly.com
- Whittenas, Davisas, Peckas ir Stanley. (2008). Chemija. (8-asis leidimas). CENGAGE mokymasis.
- Moreno R. Esparza. (2009). Koordinavimo chemijos kursas: Laukai ir orbitos. . Atkurta iš: depa.fquim.unam.mx
- Šiveris ir Atkinsas. (2008). Neorganinė chemija. (Ketvirtasis leidimas). Mc Graw Hill.