Какви са дегенерираните орбитали?



на дегенериращи орбитали те са всички, които са на същото ниво на енергия. Според тази дефиниция, те трябва да имат еднакъв основен квантов номер п. Така 2s и 2p орбиталите са дегенерирани, тъй като принадлежат на енергийното ниво 2. Въпреки това е известно, че техните функции на ъглови и радиални вълни са различни.

Като стойности на п, електроните започват да заемат други поднива на енергия, като орбиталите d и f. Всяка от тези орбитали има свои собствени характеристики, които на пръв поглед се наблюдават в техните ъглови форми; фигурите са сферични, гири (p), трилистни (d) и кълбовидни (f).

Сред тях има разлика в енергията, дори принадлежаща към едно и също ниво п.

Например, горното изображение показва енергийна схема с орбиталите, заети от несвързани електрони (анормален случай). Може да се види, че от всички най-стабилни (най-ниска енергия) са орбиталните нс (1s, 2s, ...), докато най-нестабилната (най-високата енергия).

индекс

  • 1 Дегенериране на орбитали на изолиран атом
    • 1.1 Орбитали стр
    • 1.2 Орбитали
    • 1.3 Орбитали
  • 2 изродени хибридни орбитали
  • 3 Препратки

Дегенерират орбитали на изолиран атом

Изродените орбитали, със същата стойност на п, те са в една и съща линия в енергийната схема. Поради тази причина трите червени ивици, които символизират р орбиталите, са разположени в една и съща линия; като пурпурни и жълти ивици.

Схемата на изображението нарушава правилото на Хун: орбиталите с по-висока енергия са изпълнени с електрони, без първо да ги свържат с по-ниските енергийни орбитали. Когато електроните се съединяват, орбитата губи енергия и проявява по-голямо електростатично отблъскване върху несдвоените електрони на другите орбитали..

Тези ефекти обаче не се разглеждат в много енергийни диаграми. Ако е така, и подчинявайки се на правилото на Хун, без пълното попълване на орбиталите, ще се види, че те престават да бъдат дегенерирани.

Както е посочено по-горе, всяка орбитала има свои характеристики. Изолираният атом, с неговата електронна конфигурация, разполага с електроните си подредени в точния брой орбитали, които им позволяват да бъдат настанени. Само тези, които са равни по енергия, могат да се считат за изродени.

Орбитали с

Трите червени ивици за дегенерираните р орбитали в изображението показват, че и дветех, ри и pZ Те имат същата енергия. Във всяка има несдвоен електрон, описан от четири квантови числа (п, л, мл и още), докато първите три описват орбиталите.

Единствената разлика между тях е обозначена с магнитния момент мл, който очертава траекторията на pх на ос x, pи на оста y, и pZ по оста z. И трите са равни, но се различават само по своите пространствени ориентации. Поради тази причина те винаги са привлечени в енергия, т.е. изродена.

Тъй като те са едни и същи, един атом, изолиран от азот (с конфигурация 1s)22s22P3) трябва да поддържат дегенеративните си три орбитали p. Въпреки това, енергийният сценарий се променя рязко, ако се вземе предвид N-атом в молекула или химично съединение.

Защо? Защото въпреки че pх, ри и pZ те са еднакви по енергия, това може да варира във всяка от тях, ако имат различна химическа среда; това е, ако те са свързани с различни атоми.

г орбитали

Има пет лилави ивици, които обозначават d орбиталите. В изолиран атом, дори ако имат сдвоени електрони, тези пет орбитали се считат за изродени. Въпреки това, за разлика от р орбиталите, този път има забележима разлика в техните ъглови форми.

Следователно, техните електрони пътуват по посока в пространството, което варира от една орбитална d до друга. Това причинява, според теория на кристалното поле, че минималното смущение причинява: a разделянето на енергия на орбиталите; петте лилави ивици са разделени, оставяйки енергийна празнина между тях:

Какви са орбитите по-горе и кои по-долу? Тези на върха са символизирани като иг, и тези по-долу т2грам. Забележете, че първоначално всичките лилави ивици бяха подравнени и сега се формира набор от две орбитали иг повече енергия от другия набор от три орбитали т2грам.

Тази теория ни позволява да обясним преходите d-d, на които се приписват много от цветовете, наблюдавани в съединенията на преходните метали (Cr, Mn, Fe и др.). И защо това електронно смущение? Към координационните взаимодействия на металния център с други молекули лиганди.

F орбитали

С орбиталите те усещат жълти райета, ситуацията става още по-сложна. Техните пространствени посоки варират много между тях и визуализацията на връзките им става твърде сложна.

В действителност, орбиталите се считат за толкова вътрешни, че не "участват чувствително" в образуването на облигации.

Когато изолираният атом с f-орбиталите е заобиколен от други атоми, взаимодействията започват и се разгръща (загубата на дегенерация):

Обърнете внимание, че сега жълтите ленти образуват три групи: т1 грам, т2грам и за1 грам, и които вече не са дегенерирани.

Изродени хибридни орбитали

Вижда се, че орбиталите могат да се развият и загубят дегенерацията. Въпреки това, въпреки че това обяснява електронните преходи, той бледнее в изясняването на това как и защо има различни молекулярни геометрии. Тук влизат хибридни орбитали.

Какви са основните му характеристики? Че те са изродени. По този начин те произтичат от смесицата от знаци на орбиталите s, p, d и f, за да произхождат изродени хибриди..

Например, три p орбитали се смесват с един s, за да се дадат четири sp орбитали3. Всички sp орбитали3 те са изродени и следователно имат една и съща енергия.

Ако допълнително две d орбитали са смесени с четирите sp3, ще получите шест sp орбитали3г2.

И как обясняват молекулярната геометрия? Тъй като те са шест, с еднакви енергии, те трябва следователно да бъдат ориентирани симетрично в пространството, за да генерират еднакви химически среди (например в съединение MF).6).

Когато това стане, се образува октаедър на координацията, който е равен на октаедрична геометрия около център (М).

Въпреки това, геометриите са склонни да имат изкривявания, което означава, че дори хибридни орбитали не са напълно изродени. Следователно, чрез заключение, дегенерираните орбитали съществуват само в изолирани атоми или в силно симетрични среди.

препратки

  1. Chemicool Dictionary. (2017). Дефиниция на дегенерация Изтеглено от: chemicool.com
  2. SparkNotes LLC. (2018). Атоми и атомни орбитали. Изтеглено от: sparknotes.com
  3. Чиста химия (Н.О.). Електронна конфигурация. Възстановен от: es-puraquimica.weebly.com
  4. Уитън, Дейвис, Пек и Стенли. (2008 г.). Химия. (8-мо изд.). CENGAGE Обучение.
  5. Морено Р. Еспарца. (2009 г.). Координационен курс по химия: Сфери и орбитали. [PDF]. Извлечено от: depa.fquim.unam.mx
  6. Shiver & Atkins. (2008 г.). Неорганична химия (Четвърто издание). Mc Graw Hill.