Apakah orbital yang merosot?

The orbital degenerate mereka semua yang berada di tahap yang sama tenaga. Menurut takrif ini, mereka mesti mempunyai nombor kuantum utama yang sama n. Oleh itu, orbital 2s dan 2p merosot, kerana ia tergolong dalam tahap tenaga 2. Walau bagaimanapun, diketahui bahawa fungsi gelombang gelombang dan sudutnya berbeza.

Sebagai nilai n, elektron mula menduduki sub-level tenaga lain, seperti orbitals d dan f. Setiap orbit ini mempunyai ciri-ciri sendiri, yang pada pandangan pertama diperhatikan dalam bentuk sudutnya; ini adalah spherical (s), dumbbell (p), trefoil (d) dan globular (f) angka.

Di antaranya, terdapat perbezaan tenaga, bahkan kepunyaan tahap yang sama n.

Contohnya, imej atas menunjukkan skema tenaga dengan orbital yang diduduki oleh elektron yang tidak berpasangan (satu kes yang tidak normal). Ia dapat dilihat bahawa semua yang paling stabil (tenaga terendah) ialah orbital ns (1s, 2s, ...), manakala nf yang paling tidak stabil (tenaga tertinggi).

Indeks

• 1 Mengasingkan orbital dari atom terpencil
  • 1.1 Orbital p
  • 1.2 Orbital
  • 1.3 Orbitals
• 2 merosakkan orbital hibrid
• 3 Rujukan

Mengasingkan orbital daripada atom terpencil

Orbital deria, dengan nilai yang sama n, mereka berada dalam barisan yang sama dalam skim tenaga. Oleh sebab itu, tiga garis merah yang melambangkan orbital p berada dalam garis yang sama; seperti jalur ungu dan kuning lakukan.

Skema imej melanggar peraturan Hund: orbital tenaga lebih tinggi dipenuhi dengan elektron tanpa terlebih dahulu memasangkannya dengan orbital tenaga yang lebih rendah. Apabila pasangan elektron, orbital kehilangan tenaga, dan menimbulkan penolakan elektrostatik yang lebih besar pada elektron yang tidak berpasangan dari orbital yang lain.

Walau bagaimanapun, kesan tersebut tidak dipertimbangkan dalam banyak rajah tenaga. Sekiranya begitu, dan mematuhi peraturan Hund tanpa mengisi sepenuhnya orbital d, ia akan dilihat bahawa mereka berhenti merosot.

Sebagaimana dinyatakan di atas, setiap orbit mempunyai ciri-ciri tersendiri. Satu atom terpencil, dengan konfigurasi elektroniknya, mempunyai elektron-elektronnya yang disusun dalam bilangan orbital yang tepat yang membolehkannya ditempatkan. Hanya mereka yang sama dengan tenaga boleh dianggap degenerate.

Orbital p

Tiga jalur merah bagi orbital p yang merosot dalam imej menunjukkan bahawa kedua-duanya_x, p_dan dan p_z Mereka mempunyai tenaga yang sama. Terdapat elektron yang tidak berpasangan dalam setiap, yang digambarkan oleh empat nombor kuantumn, l, ml dan ms), manakala tiga yang pertama menerangkan orbital.

Satu-satunya perbezaan di antara mereka dilambangkan oleh momen magnetik ml, yang menarik trajektori p_x pada paksi x, h_dan pada paksi y, dan p_z pada paksi z. Ketiga adalah sama, tetapi hanya berbeza dalam orientasi spasial mereka. Oleh sebab itu, mereka sentiasa bertahan sejajar dengan tenaga, iaitu, merosot.

Memandangkan mereka adalah sama, atom yang diasingkan dari nitrogen (dengan konfigurasi 1s)²2s²2p³) mesti mengekalkan kehilangan tiga orbital p. Walau bagaimanapun, senario tenaga berubah secara tiba-tiba jika seseorang menganggap atom N dalam molekul atau sebatian kimia.

Mengapa? Kerana walaupun p_x, p_dan dan p_z mereka adalah sama dengan tenaga, ini boleh berbeza dalam setiap daripada mereka jika mereka mempunyai persekitaran kimia yang berlainan; iaitu, jika ia dikaitkan dengan atom yang berlainan.

Orbital

Terdapat lima jalur ungu yang menandakan orbital d. Dalam sebuah atom terpencil, walaupun mereka mempunyai sepasang elektron, orbital lima ini dianggap merosot. Walau bagaimanapun, tidak seperti orbital p, kali ini terdapat perbezaan yang jelas dalam bentuk sudutnya.

Oleh itu, elektron mereka bergerak arah dalam ruang yang berbeza dari satu orbit ke yang lain. Ini menyebabkan, menurut teori bidang kristal, bahawa gangguan minimum menyebabkan a perpecahan tenaga orbital; iaitu, lima jalur ungu dipisahkan meninggalkan jurang tenaga antara mereka:

Apakah orbital di atas dan yang mana di bawah? Mereka di bahagian atas dilambangkan sebagai e_g, dan yang di bawah t_2g. Perhatikan bagaimana pada mulanya semua jalur ungu telah diselaraskan, dan sekarang satu set dua orbit telah terbentuk e_g lebih banyak tenaga daripada set ketiga orbital yang lain t_2g.

Teori ini membolehkan kita menerangkan peralihan d-d, yang mana banyak warna yang diperhatikan dalam sebatian logam peralihan (Cr, Mn, Fe, dan sebagainya). Dan kenapa gangguan elektronik ini? Untuk interaksi koordinasi pusat logam dengan molekul lain dipanggil ligan.

Orbital

Dan dengan orbital f, mereka berasa jalur kuning, keadaan menjadi lebih rumit. Arahan spatial mereka banyak berubah di antara mereka, dan visualisasi pautan mereka menjadi terlalu rumit.

Sebenarnya, orbital f dianggap sangat dalaman sehingga mereka tidak "berpartisipasi dengan baik" dalam pembentukan ikatan.

Apabila atom terpencil dengan orbital f dikelilingi oleh atom lain, interaksi bermula dan berlaku berlaku (kehilangan kemerosotan):

Perhatikan bahawa kini garis kuning membentuk tiga set: t_1g, t_2g dan a_1g, dan itu tidak lagi merosot.

Mengasingkan orbital hibrid

Telah dilihat bahawa orbit boleh terungkap dan kehilangan degenerasi. Walau bagaimanapun, walaupun ini menerangkan peralihan elektronik, ia tidak dapat menjelaskan bagaimana dan mengapa ada geometri molekul yang berbeza. Di sinilah orbital hibrid masuk.

Apakah ciri utamanya? Bahawa mereka merosot. Oleh itu, ia timbul daripada campuran watak-watak orbital s, p, d dan f, yang berasal dari hibrid merosot.

Sebagai contoh, orbital tiga p bercampur dengan satu s untuk memberi empat orbital sp³. Semua orbital sp³ mereka merosot, dan oleh itu mempunyai tenaga yang sama.

Jika tambahan dua orbital d dicampur dengan empat sp³, anda akan mendapat enam orbital sp³d².

Dan bagaimanakah mereka menerangkan geometri molekul? Kerana mereka adalah enam, dengan tenaga yang sama, maka mereka harus berorientasikan simetris dalam ruang untuk menjana persekitaran kimia yang sama (misalnya, dalam sebatian MF).₆).

Apabila mereka melakukannya, sebuah koordinasi octahedron dibentuk, yang sama dengan geometri octahedral di sekitar pusat (M).

Walau bagaimanapun, geometri cenderung mempunyai gangguan, yang bermaksud bahawa walaupun orbital hibrid tidak sepenuhnya merosot. Oleh itu, dengan cara kesimpulan, orbital yang merosot hanya wujud dalam atom terpencil atau persekitaran yang sangat simetri.

Rujukan

1. Kamus Chemicool. (2017). Definisi Degenerate Diperolehi daripada: chemicool.com
2. SparkNotes LLC. (2018). Atom dan Orbital Atom. Diperolehi daripada: sparknotes.com
3. Kimia tulen (s.f.). Konfigurasi Elektronik. Pulih daripada: es-puraquimica.weebly.com
4. Whitten, Davis, Peck & Stanley. (2008). Kimia (Ed ed.). Pembelajaran CENGAGE.
5. Moreno R. Esparza. (2009). Kursus kimia penyelarasan: Bidang dan orbital. [PDF] Diperolehi daripada: depa.fquim.unam.mx
6. Shiver & Atkins. (2008). Kimia anorganik (Edisi keempat). Mc Graw Hill.