Mik azok a degenerált orbiták?

az degenerált orbiták mindazok, akik ugyanazon az energiaszinten vannak. E meghatározás szerint ugyanolyan fő kvantumszámmal kell rendelkezniük n. Így a 2s és 2p orbiták degenerálódnak, mivel a 2. energiaszinthez tartoznak. Ugyanakkor ismert, hogy a szögletes és radiális hullámok funkciói eltérőek..

Az értékek n, az elektronok elkezdenek elfoglalni más energiaszinteket, például a d és f orbitákat. Ezeknek az orbitáknak mindegyikének saját jellemzői vannak, amelyek első pillantásra szögletes formájukban figyelhetők meg; ezek a gömb (ek), a súlyzó (p), a trefoil (d) és a gömb alakú (f) számok.

Közülük van egy energiakülönbség, még ugyanarra a szintre is n.

Például, a felső kép egy olyan energiagazdálkodási sémát mutat, ahol a nem párosított elektronok által elfoglalt orbiták vannak (abnormális eset). Látható, hogy az összes legstabilabb (a legalacsonyabb energia) az orbitális ns (1s, 2s, ...), míg a legstabilabb (a legmagasabb energia).

index

• 1 Egy izolált atom degenerált orbitái
  • 1.1 Orbitális p
  • 1.2 Orbiták
  • 1.3. Orbiták
• 2 degenerált hibrid pálya
• 3 Referenciák

Egy izolált atom degenerált orbitái

A degenerált orbiták azonos értékűek n, ugyanabban a sorban vannak egy energiarendszerben. Ebből az okból kifolyólag a három oroszlánt szimbolizáló piros csík ugyanabban a sorban helyezkednek el; mint a lila és sárga csíkok.

A kép sémája megsérti a Hund uralmát: a magasabb energiájú orbiták tele vannak elektronokkal anélkül, hogy először párosítanák őket az alacsonyabb energiájú orbitákkal. Amikor az elektronok párosulnak, az orbitális energiát veszít, és nagyobb elektrosztatikus elnyomást fejt ki a többi orbita páratlan elektronjain..

Az ilyen hatásokat azonban sok energia diagramban nem veszik figyelembe. Ha igen, és engedelmeskedik a Hund szabályának, anélkül, hogy teljesen kitöltené a d orbitálisokat, úgy látszik, hogy megszűnnek degenerálódni.

Amint fentebb említettük, minden orbitának saját jellemzői vannak. Az izolált atomnak az elektronikus konfigurációjával ellátott elektronjait az orbiták pontos számában kell elhelyezni, amelyek lehetővé teszik számukra az elhelyezésüket. Csak azok, akik egyenlő energiával rendelkeznek, degenerálódnak.

Orbitális p

A kép három degenerált p orbitális három csíkja azt jelzi, hogy mindkettő_x, p_és és p_Z Ugyanolyan energiájuk van. Mindegyikben van egy páratlan elektron, amelyet négy kvantumszám ír le (n, l, ml és több), míg az első három az orbitákat írja le.

Az egyetlen különbség közöttük a mágneses pillanat jelzi ml, amely a p_x x tengelyen, p_és az y tengelyen, és p_Z z-tengelyen. Mindhárom egyenlő, de csak térbeli orientációjában különbözik. Ezért mindig az energiában, vagyis a degenerálódásban vannak.

Mivel azonosak, nitrogénből izolált atom (1-es konfigurációval)²2s²2p³) meg kell őriznie a három orbitája degenerálódását p. Azonban az energia forgatókönyv hirtelen megváltozik, ha egy molekulában vagy kémiai vegyületben egy N atomot veszünk figyelembe.

Miért? Mert bár p_x, p_és és p_Z egyenlő energiájukban, ezek mindegyikében eltérőek lehetnek, ha különböző kémiai környezetük van; vagyis ha különböző atomokhoz kapcsolódnak.

d pályák

Öt lila csík van, amelyek a d orbitáit jelölik. Egy elszigetelt atomban, még akkor is, ha párosított elektronjuk van, ezeket az öt orbitát degeneráltnak tekintik. A p orbita- lusokkal ellentétben ezúttal szignifikáns különbség van szögletes alakjaikban.

Ezért elektronjaik irányban mozognak az űrben, amely egy orbitális d-ről egy másikra változik. Ez az kristályos térelmélet, hogy a minimális zavar a energia megosztása az orbiták; azaz az öt lila csíkot elválasztják, így energiakülönbség alakul ki közöttük:

Melyek a fenti pályák, és melyik az alábbiakban? Azok, akik a tetején vannak, mint és_g, és az alábbiak t_2g. Figyeljük meg, hogy kezdetben minden lila csíkot igazítottak, és most két orbitát állítottak össze és_g több energiát, mint a másik három orbitális készletet t_2g.

Ez az elmélet lehetővé teszi számunkra, hogy megmagyarázzuk a d-d átmeneteket, amelyekhez az átmenetifémek (Cr, Mn, Fe, stb.) Vegyületeiben megfigyelt színek sokaként szerepelnek. És miért ez az elektronikus zavar? A fémes központ koordinációs kölcsönhatásaira a többi elnevezett molekulával ligandumok.

f pályák

A f orbitálisokkal sárga sávokat éreznek, a helyzet még bonyolultabbá válik. Területi irányuk nagyban változik, és a kapcsolataik megjelenése túl bonyolult.

Valójában az f orbitálisokat úgy tekintik, hogy olyan belsőek, hogy nem „jelentősen részt vesznek” a kötvények kialakításában.

Ha az izolált atom f orbitálisokkal más atomokkal van körülvéve, az interakciók megkezdődnek és a kibontakozás történik (a degeneráció elvesztése):

Ne feledje, hogy a sárga csíkok három készletből állnak: t_1g, t_2g és hogy_1g, és amelyek már nem degenerálódnak.

A degenerált hibrid pályák

Látták, hogy a pályák kibontakozhatnak és elveszíthetik a degenerációt. Azonban, bár ez magyarázza az elektronikus átmeneteket, tisztázza, hogy és miért vannak különböző molekuláris geometriák. Itt lépnek be a hibrid pályák.

Mi a fő jellemzői? Hogy degeneráltak. Így az s, p, d és f orbitális karakterek keverékéből erednek, hogy degenerált hibrideket hozzanak létre.

Például három p orbitont összekeverünk egy s-vel, hogy négy sp orbitont adjanak³. Minden sp orbita³ degeneráltak, és ezért ugyanolyan energiájuk van.

Ha emellett két d orbitális keveredik a négy sp³, hat sp orbitont kapsz³d².

És hogyan magyarázzák a molekuláris geometriákat? Mivel hat, egyenlő energiájúak, ezért szimmetrikusan kell orientálniuk a térben, hogy egyenlő kémiai környezeteket hozzanak létre (például egy MF vegyületben).₆).

Amikor ezt teszik, egy összehangolású oktaéder jön létre, amely egy centrum körüli oktaéderes geometriával egyenlő (M).

A geometriák azonban torzulásokkal járnak, ami azt jelenti, hogy még a hibrid pályák sem teljesen degeneráltak. Következésképpen a degenerált orbiták csak izolált atomokban vagy erősen szimmetrikus környezetben léteznek.

referenciák

1. Chemicool szótár. (2017). A degenerált definíciója Lap forrása: chemicool.com
2. SparkNotes LLC. (2018). Atomok és atomi orbiták. Lap forrása: sparknotes.com
3. Tiszta kémia (N.d.). Elektronikus konfiguráció. Visszanyerve: es-puraquimica.weebly.com
4. Whitten, Davis, Peck és Stanley. (2008). Kémia. (8. kiadás). CENGAGE Tanulás.
5. Moreno R. Esparza. (2009). Koordinációs kémia tanfolyam: mezők és pályák. [PDF]. A lap eredeti címe: depa.fquim.unam.mx
6. Shiver & Atkins. (2008). Szervetlen kémia (Negyedik kiadás). Mc Graw-hegy.