Što su degenerirane orbitale?

degenerirane orbitale oni su svi oni koji su na istoj razini energije. Prema toj definiciji, moraju imati isti glavni kvantni broj n. Dakle, orbite 2s i 2p su degenerirane jer pripadaju energetskoj razini 2. Međutim, poznato je da su njihove funkcije kutnih i radijalnih valova različite.

Kao vrijednosti n, elektroni počinju zauzimati druge pod-razine energije, kao što su orbitale d i f. Svaka od tih orbitala ima svoje karakteristike, koje se na prvi pogled promatraju u njihovim kutnim oblicima; to su kuglaste (s), dumbbell (p), trolisne (d) i globularne (f) figure.

Među njima postoji energetska razlika, čak i pripadnost istoj razini n.

Na primjer, gornja slika prikazuje energetsku shemu s orbitalima koje zauzimaju nespareni elektroni (abnormalni slučaj). Može se vidjeti da je od svih najstabilnijih (najniža energija) orbitalni ns (1s, 2s, ...), dok je nf najnestabilniji (najviša energija).

indeks

• 1 Degenerirati orbitale izoliranog atoma
  • 1.1 Orbitale str
  • 1.2 Orbitale
  • 1.3 Orbitale
• 2 degenerirana hibridna orbitala
• 3 Reference

Izroditi orbitale izoliranog atoma

Degenerirane orbitale, s istom vrijednošću n, oni su u istoj liniji u energetskoj shemi. Zbog toga se tri crvene crte koje simboliziraju p orbitale nalaze u istoj liniji; poput ljubičaste i žute pruge.

Shema slike krši Hundovo pravilo: orbitale više energije napunjene su elektronima bez prethodnog uparivanja s nižim energetskim orbitalima. Kada se elektroni pare, orbitalna energija gubi i vrši veće elektrostatsko odbijanje na nesparene elektrone drugih orbitala.

Međutim, takvi se učinci ne razmatraju u mnogim energetskim dijagramima. Ako je tako, i poštujući Hundovo pravilo bez potpunog popunjavanja d orbitala, moglo bi se vidjeti da oni prestaju biti degenerirani.

Kao što je gore navedeno, svaka orbita ima svoje karakteristike. Izolirani atom, sa svojom elektronskom konfiguracijom, ima svoje elektrone raspoređene u točnom broju orbitala koje im omogućuju da budu smještene. Samo oni koji su jednaki u energiji mogu se smatrati degeneriranim.

Orbitale str

Tri crvene pruge za degenerirane p orbitale na slici pokazuju da su obje_x, p_i i str_z Oni imaju istu energiju. U svakom je nespareni elektron, opisan s četiri kvantna broja (n, l, ml i više), dok prva tri opisuju orbitale.

Jedina razlika između njih označena je magnetskim momentom ml, koja crta putanju p_x na x osi, str_i na y osi i str_z na z-osi. Sva tri su jednaka, ali se razlikuju samo po svojim prostornim orijentacijama. Zbog toga su uvijek privučeni energijom, tj. Degeneriranom.

Budući da su isti, atom izoliran iz dušika (s 1s konfiguracijom)²2s²2p³) mora održavati degenerirane tri orbitale str. Međutim, energetski scenarij naglo se mijenja ako se promatra N atom unutar molekule ili kemijskog spoja.

Zašto? Jer iako p_x, p_i i str_z oni su jednaki u energiji, to može varirati u svakoj od njih ako imaju različita kemijska okruženja; to jest, ako su povezani s različitim atomima.

d orbitale

Postoji pet ljubičastih pruga koje označavaju d orbitale. U izoliranom atomu, čak i ako imaju uparene elektrone, tih pet orbitala se smatra degeneriranim. Međutim, za razliku od p orbitala, ovaj put postoji značajna razlika u njihovim kutnim oblicima.

Dakle, njihovi elektroni putuju u prostoru koji variraju od jedne do druge orbite. To uzrokuje, prema teorija kristalnog polja, da minimalni poremećaj uzrokuje a energetska podjela orbitala; to jest, pet ljubičastih traka su odvojene ostavljajući energetski razmak između njih:

Koje su gore navedene orbitale, a koje ispod? Oni na vrhu su simbolizirani kao i_g, i one ispod t_2g. Primijetite kako su u početku sve ljubičaste pruge bile poravnate, a sada je formiran skup od dvije orbitale i_g više energije nego drugi set od tri orbitale t_2g.

Ova teorija nam omogućuje da objasnimo d-d prijelaze na koje se pripisuju mnoge boje promatrane u spojevima prijelaznih metala (Cr, Mn, Fe, itd.). I zašto je to elektroničko ometanje? Na koordinacijske interakcije metalnog središta s drugim molekulama ligandi.

f orbitala

A s orbitalima osjećaju žute pruge, situacija postaje još kompliciranija. Njihovi prostorni smjerovi razlikuju se u velikoj mjeri, a vizualizacija njihovih veza postaje previše složena.

Zapravo, smatra se da su orbitale toliko interne da ne "značajno sudjeluju" u formiranju veza.

Kada je izolirani atom s f orbitalom okružen drugim atomima, interakcije počinju i odvija se odvijanje (gubitak degeneracije):

Napominjemo da sada žute pruge tvore tri skupa: t_1g, t_2g i u_1g, i koje više nisu degenerirane.

Degeneriraj hibridne orbitale

Vidljivo je da se orbitale može razviti i izgubiti degeneraciju. Međutim, iako to objašnjava elektroničke prijelaze, ona blijedi u pojašnjenju kako i zašto postoje različite geometrije molekula. Ovdje ulaze hibridne orbitale.

Koje su njegove glavne karakteristike? Da su degenerirane. Dakle, one proizlaze iz mješavine karaktera orbitala s, p, d i f, kako bi se proizveli degenerirani hibridi.

Primjerice, tri p orbitale su pomiješane s jednom s kako bi se dobile četiri sp orbitale³. Sve sp orbitale³ oni su degenerirani i stoga imaju istu energiju.

Ako su dodatno dvije d orbitale pomiješane s četiri sp³, dobit ćete šest sp orbitala³d².

Kako objašnjavaju molekularne geometrije? Budući da su šest, s jednakim energijama, stoga moraju biti simetrično orijentirane u prostoru da bi generirale jednaka kemijska okruženja (na primjer, u MF spoju).₆).

Kada se to dogodi, formira se oktaedron koordinacije, koji je jednak oktaedarnoj geometriji oko središta (M).

Međutim, geometrije imaju tendenciju iskrivljavanja, što znači da čak ni hibridne orbitale nisu potpuno degenerirane. Stoga, kao zaključak, degenerirane orbitale postoje samo u izoliranim atomima ili visoko simetričnim sredinama.

reference

1. Chemicool Dictionary. (2017). Definicija degeneriranog Preuzeto s: chemicool.com
2. SparkNotes LLC. (2018.). Atomi i atomske orbitale. Preuzeto s: sparknotes.com
3. Čista kemija (N. D.). Elektronička konfiguracija. Oporavio se od: es-puraquimica.weebly.com
4. Whitten, Davis, Peck & Stanley. (2008). Kemija. (8. izdanje). CENGAGE Učenje.
5. Moreno R. Esparza. (2009). Tečaj koordinacijske kemije: Polja i orbitale. [PDF]. Preuzeto s: depa.fquim.unam.mx
6. Shiver & Atkins. (2008). Anorganska kemija (Četvrto izdanje). Mc Graw Hill.