Hva er degenererte orbitaler?

den degenererte orbitaler de er alle de som er på samme nivå av energi. I følge denne definisjonen må de ha samme hovedkvantumnummer n. Således er 2s og 2p orbitaler er degenerert som de hører til energinivået 2. Imidlertid er det kjent at funksjoner av vinkel og radiale bølger er forskjellige.

Som verdiene til n, elektronene begynner å okkupere andre undernivåer av energi, for eksempel orbitalerne d og f. Hver av disse orbitaler har sine egne egenskaper, som ved første øyekast blir observert i sine vinkler; disse er sfæriske (d), dumbbell (p), trefoil (d) og globulære (f) figurer.

Blant dem er det en energifaktor, som til og med tilhører det samme nivået n.

For eksempel viser det øvre bildet et energiskjema med orbitaler okkupert av uparrede elektroner (en unormal sak). Det kan sees at alle de mest stabile (laveste energi) er de ns orbital (1s, 2s, ...), mens den mest ustabile nf (høyeste energi).

index

• 1 Degenererte orbitaler av et isolert atom
  • 1.1 Orbitals s
  • 1.2 Orbitals
  • 1.3 Orbitals
• 2 degenererte hybrid orbitaler
• 3 referanser

Degenererte orbitaler av et isolert atom

Degenererte orbitaler, med samme verdi av n, De er i samme linje i et energisystem. Av den grunn er de tre røde stripene som symboliserer p-orbitalene, plassert i samme linje; som de lilla og gule stripene gjør.

Skjemaet av bildet bryter hundens regel: de høyere energibåndene fylles med elektroner uten å først parre dem med de lavere energibytene. Når elektronene mates, mister orbitalen energi og utøver en større elektrostatisk avstøtning på de uberørte elektronene i de andre orbitalerne.

Imidlertid er slike effekter ikke vurdert i mange energidiagrammer. I så fall, og adlyder Hunds regel uten fullstendig fylling av d-orbitaler, ville det bli sett at de slutter å bli degenerert.

Som nevnt ovenfor har hver orbitale sine egne egenskaper. Et isolert atom, med elektronisk konfigurasjon, har sine elektroner arrangert i det nøyaktige antall orbitaler som tillater dem å bli plassert. Bare de som er like i energi kan betraktes som degenerert.

Orbitals s

De tre røde stripene for degenererte p orbitaler i bildet indikerer at begge_x, p_og og s_z De har samme energi. Det er en upparet elektron i hver, beskrevet av fire kvante tall (n, l, ml og mer), mens de første tre beskriver orbitaler.

Den eneste forskjellen mellom dem er betegnet av det magnetiske øyeblikket ml, som trekker bane av p_x på en x-akse, s_og på y-aksen og p_z på z-aksen. Alle tre er like, men forskjellig bare i deres romlige orienteringer. Av denne grunn blir de alltid trukket på linje med energi, det vil si degenerert.

Som de er de samme, et atom isolert fra nitrogen (med 1s konfigurasjon)²2s²2p³) må opprettholde degenerere sine tre orbitaler s. Energiscenariet endres imidlertid brått hvis man vurderer et N-atom i et molekyl eller en kjemisk forbindelse.

Hvorfor? Fordi selv om s_x, p_og og s_z de er like i energi, dette kan variere i hver av dem hvis de har forskjellige kjemiske miljøer; det vil si hvis de er knyttet til forskjellige atomer.

d orbitaler

Det er fem lilla striper som betegner d orbitaler. I et isolert atom, selv om de har parret elektroner, anses disse fem orbitaler som degenererte. Imidlertid, i motsetning til p orbitaler, er denne gangen en markert forskjell i sine vinkelformer.

Derfor reiser deres elektroner retninger i rommet som varierer fra en omgang d til en annen. Dette medfører, ifølge krystallinsk feltteori, at en minimal forstyrrelse forårsaker a energi splittet av orbitaler; det vil si at de fem lilla stripene er skilt, og etterlater et energigap mellom dem:

Hva er orbitalsene ovenfor og hvilke under? De på toppen er symbolisert som og_g, og de nedenfor t_2g. Legg merke til hvordan i utgangspunktet alle de lilla stripene var justert, og nå ble det dannet et sett med to orbitaler og_g mer energi enn det andre settet med tre orbitaler t_2g.

Denne teorien tillater oss å forklare d-d-overgangene, som mange av fargene observert i forbindelsene i overgangsmetallene (Cr, Mn, Fe, etc.) tilskrives. Og hvorfor er denne elektroniske forstyrrelsen? Til koordinasjonsinteraksjonene til metallic senteret med andre molekyler kalt ligander.

f orbitaler

Og med f orbitaler, føler de gule striper, blir situasjonen enda mer komplisert. Deres romlige retninger varierer mye mellom dem, og visualiseringen av deres lenker blir for komplisert.

Faktisk er f orbitaler ansett for å være så interne at de ikke "deltar betydelig" i dannelsen av obligasjoner.

Når det isolerte atomet med f-orbitaler er omgitt av andre atomer, begynner interaksjonene og utviklingen oppstår (tapet av degenerasjon):

Merk at nå de gule stripene danner tre sett: t_1g, t_2g og til_1g, og det er ikke lenger degenerert.

Degenererte hybrid orbitaler

Det har blitt sett at orbitaler kan utfolde seg og miste degenerasjonen. Imidlertid, selv om dette forklarer de elektroniske overgangene, blir det tydeligere hvordan og hvorfor det er forskjellige molekylære geometrier. Dette er hvor hybrid orbitaler går inn.

Hva er dens viktigste egenskaper? At de er degenerert. Dermed stammer de fra blandingen av karakterer av orbitaler s, p, d og f, for å oppstå degenererte hybrider.

For eksempel blandes tre p orbitaler med en s for å gi fire sp orbitaler³. Alle sp orbitals³ de er degenerert, og har derfor den samme energien.

Hvis i tillegg to d-orbitaler blandes med de fire sp³, du vil få seks sp orbitals³d².

Og hvordan forklarer de molekylære geometrier? Da de er seks, med like energier, må de derfor være orientert symmetrisk i rommet for å generere like kjemiske miljøer (for eksempel i en MF-forbindelse).₆).

Når de gjør det, dannes en oktaedron av koordinering, som er lik en oktaedisk geometri rundt et senter (M).

Men geometrier har en tendens til å ha forvrengninger, noe som betyr at ikke engang hybridorbitaler er helt degenererte. Som en konsekvens finnes derfor degenererte orbitaler bare i isolerte atomer eller svært symmetriske miljøer.

referanser

1. Chemicool Dictionary. (2017). Definisjon av Degenerate Hentet fra: chemicool.com
2. SparkNotes LLC. (2018). Atomer og Atomiske Orbitaler. Hentet fra: sparknotes.com
3. Ren kjemi (N.d.). Elektronisk konfigurasjon. Gjenopprettet fra: es-puraquimica.weebly.com
4. Whitten, Davis, Peck & Stanley. (2008). Kjemi. (8. utgave). CENGAGE Learning.
5. Moreno R. Esparza. (2009). Koordinering kjemi kurs: Felt og orbitaler. [PDF]. Hentet fra: depa.fquim.unam.mx
6. Shiver & Atkins. (2008). Uorganisk kjemi (Fjerde utgave). Mc Graw Hill.