Що таке вироджені орбіталі?

The вироджені орбіталі всі вони є на одному рівні енергії. Відповідно до цього визначення, вони повинні мати однакове головне квантове число n. Таким чином, орбіталі 2s і 2p є виродженими, оскільки вони належать до енергетичного рівня 2. Однак відомо, що їхні функції кутових і радіальних хвиль різні.

Як значення n, електрони починають займати інші підрівні енергії, такі як орбіталі d і f. Кожна з цих орбіталей має свої особливості, які на перший погляд спостерігаються в їх кутових формах; це сферичні, гантелі (p), трилисні (d) і глобулярні (f) цифри.

Серед них існує різниця в енергії, яка навіть належить до одного рівня n.

Наприклад, верхнє зображення показує енергетичну схему з орбіталями, зайнятими непарними електронами (аномальний випадок). Видно, що з усіх найбільш стійких (найменша енергія) - орбітальні ns (1s, 2s, ...), а nf - найбільш нестійка (найвища енергія).

Індекс

• 1 Вироджені орбіталі ізольованого атома
  • 1.1 Орбіталі стор
  • 1.2 Орбіталі
  • 1.3 Орбіталі
• 2 вироджені гібридні орбіталі
• 3 Посилання

Вироджуються орбіталі ізольованого атома

Вироджені орбіталі, з однаковим значенням n, вони знаходяться в одній лінії енергетичної схеми. З цієї причини три червоні смуги, що символізують р-орбіталі, розташовані в одній лінії; як пурпурні та жовті смуги роблять.

Схема зображення порушує правило Гунда: орбіталі вищої енергії заповнюються електронами без спочатку їх сполучення з нижніми енергетичними орбіталями. Коли електрони з'єднуються, орбітал втрачає енергію і надає більше електростатичного відштовхування на непарні електрони інших орбіталей.

Однак такі ефекти не розглядаються в багатьох енергетичних діаграмах. Якщо так, і підкоряючись правилу Гунда без повного заповнення д орбіталей, то видно, що вони перестають бути виродженими.

Як зазначено вище, кожна орбітальна система має свої особливості. Ізольований атом, з його електронною конфігурацією, має свої електрони, розташовані в точній кількості орбіталей, які дозволяють їх розміщувати. Виродженими можна вважати лише тих, хто за рівною енергією.

Орбіталі с

Три червоні смуги для вироджених p-орбіталей на зображенні вказують на те, що вони обидва_x, стор_і і p_z Вони мають однакову енергію. У кожній є непарний електрон, описаний чотирма квантовими числами (n, l, мл і мс), а перші три описують орбіталі.

Єдина різниця між ними позначається магнітним моментом мл, який малює траєкторію p_x на осі х, с_і на осі y, і p_z на осі z. Всі три рівні, але відрізняються лише своїми просторовими орієнтаціями. З цієї причини вони завжди намальовані в енергії, тобто вироджені.

Оскільки вони однакові, атом, виділений з азоту (з конфігурацією 1s)²2s²2p³) повинна підтримувати вироджені її три орбіталі p. Однак енергетичний сценарій різко змінюється, якщо розглядати атом N у молекулі або хімічній сполуці.

Чому? Тому що хоча p_x, стор_і і p_z вони є рівними по енергії, це може змінюватися в кожному з них, якщо вони мають різні хімічні середовища; тобто, якщо вони пов'язані з різними атомами.

Орбіталі

Є п'ять фіолетових смуг, які позначають d орбіталі. У ізольованому атомі, навіть якщо вони мають парні електрони, ці п'ять орбіталей вважаються виродженими. Однак, на відміну від p-орбіталей, на цей раз є помітна різниця в їх кутових формах.

Тому їхні електрони рухаються по напрямках у просторі, які змінюються від однієї орбіти d до іншої. Це викликає, згідно з теорія кристалічного поля, що мінімальне порушення викликає a розщеплення енергії орбіталей; тобто, п'ять фіолетових смуг розділені, залишаючи енергетичний розрив між ними:

Які вище орбіталі, а які нижче? Ті у верхній частині символізуються як e_g, і нижче t_2g. Зауважте, що спочатку всі фіолетові смуги були вирівняні, і тепер був сформований набір з двох орбіталей e_g більше енергії, ніж інший набір з трьох орбіталей t_2g.

Ця теорія дозволяє пояснити переходи d-d, до яких приписуються багато кольорів, що спостерігаються в сполуках перехідних металів (Cr, Mn, Fe і т.д.). І чому це електронне порушення? На координаційні взаємодії металевого центру з іншими молекулами називається ліганди.

Орбіталі

А з орбіталями вони відчувають жовті смуги, ситуація стає ще складнішою. Їх просторові напрямки багато в чому змінюються, і візуалізація їхніх зв'язків стає занадто складною.

Фактично, f-орбіталі вважаються настільки внутрішніми, що вони не "беруть участь помітно" у формуванні зв'язків.

Коли ізольований атом з f орбіталями оточений іншими атомами, взаємодії починаються і відбувається розгортання (втрата дегенерації):

Зауважте, що тепер жовті смуги утворюють три множини: t_1g, t_2g і a_1g, і які більше не вироджуються.

Вироджені гібридні орбіталі

Видно, що орбіталі можуть розгортатися і втрачати дегенерацію. Однак, хоча це і пояснює електронні переходи, воно змінюється при з'ясуванні того, як і чому існують різні молекулярні геометрії. Тут входять гібридні орбіталі.

Які його основні характеристики? Що вони вироджуються. Таким чином, вони виникають з суміші символів орбіталей s, p, d і f, для виникнення вироджених гібридів.

Наприклад, три р орбіталі змішуються з одним s, щоб дати чотири SP орбіталі³. Всі sp орбіталі³ вони є виродженими і тому мають однакову енергію.

Якщо додатково дві орбіталі змішані з чотирма sp³, Ви отримаєте шість SP орбіталей³d².

А як вони пояснюють молекулярну геометрію? Оскільки вони шість, з однаковими енергіями, вони повинні бути орієнтовані симетрично в просторі для створення рівних хімічних середовищ (наприклад, у складі МФ).₆).

Коли вони це роблять, утворюється октаедр координації, що дорівнює восьмигранній геометрії навколо центру (М).

Однак геометрія, як правило, має викривлення, а це означає, що навіть гібридні орбіталі не є повністю виродженими. Таким чином, за висновком, вироджені орбіталі існують тільки в ізольованих атомах або в високосиметричних середовищах.

Список літератури

1. Хімікологічний словник. (2017). Визначення вироджених Отримано з: chemicool.com
2. SparkNotes LLC. (2018). Атоми та атомні орбіталі. Отримано з: sparknotes.com
3. Чиста хімія (s.f.). Електронна конфігурація. Відновлено з: es-puraquimica.weebly.com
4. Уіттен, Девіс, Пек і Стенлі. (2008). Хімія (8-е изд.). CENGAGE Навчання.
5. Морено Р. Еспарза. (2009). Курс координаційної хімії: поля та орбіталі. [PDF] Отримано з: depa.fquim.unam.mx
6. Shiver & Atkins. (2008). Неорганічна хімія (Четверте видання). Mc Graw Hill.