MITKÄ OVAT RAPPEUTUNEET KIERTORADAT? - KEMIA - 2026

Degeneroitunut orbitaalit ovat ne, jotka ovat samalla energiatasolla. Tämän määritelmän mukaan niillä on oltava sama pääkvanttiluku n. Siten 2s: n ja 2p: n kiertoradat ovat rappeutuneita, koska ne kuuluvat energiatasoon 2. Kuitenkin tiedetään, että niiden kulma- ja säteittäisen aallon toiminnot ovat erilaisia.

Kun n-arvot kasvavat, elektronit alkavat miehittää muita energian alatasoja, kuten d- ja f-kiertoratoja. Jokaisella näistä orbitaaleista on omat ominaisuutensa, jotka ensi silmäyksellä voidaan nähdä niiden kulmamuodoissa; Nämä ovat pallokuvioita, käsipainoa (p), apilahaaraa (d) ja pallokuvioita (f).

Lähde: Gabriel Bolívar

Niiden välillä on energinen ero, jopa kuuluminen samaan tasoon n.

Esimerkiksi yllä olevassa kuvassa esitetään energiakaavio, jonka orbitaalit ovat parittomien elektronien miehittämiä (epänormaali tapaus). Voidaan nähdä, että kaikista vakaimmista (pienimmän energian omaava) on ns-kiertorata (1s, 2s,…), kun taas nf on epävakain (yksi, jolla on suurin energia).

Eristetyn atomin rappeutuneet kiertoradat

Degeneroituneet kiertoradat, joilla on sama arvo n, ovat samassa linjassa energiakaaviossa. Tästä syystä kolme punaista raitaa, jotka symboloivat p-orbitaalia, sijaitsevat samalla viivalla; samoin kuin purppura ja keltainen raita.

Kuvan kaavio rikkoo Hundin sääntöä: korkeamman energian orbitaalit täytetään elektronilla pariksi muodostamatta niitä ensin alemman energian omaavista. Kun elektronit parituvat, kiertorata menettää energiaa ja aiheuttaa suuremman sähköstaattisen heijastumisen muiden kiertoratojen parittomiin elektroneihin.

Tällaisia ​​vaikutuksia ei kuitenkaan oteta huomioon monissa energiakaavioissa. Jos näin on, ja noudattaen Hundin sääntöä täyttämättä täysin d-kiertoratoja, nähdään, että ne lopettavat rappeutumisen.

Kuten aiemmin mainittiin, jokaisella kiertoradalla on omat piirteensä. Eristetyssä atomissa, jolla on elektroninen kokoonpano, elektronit on järjestetty tarkkaan määrään kiertoratoja niiden sovittamiseksi. Vain niitä, jotka ovat yhtä suuria energiassa, voidaan pitää rappeutuneina.

Orbitaalit s

Kuvan kolme punaista raitaa rappeutuneille p-orbitaaleille osoittavat, että molemmilla p _x, p _ja p _z ovat sama energia. Jokaisessa on pariton elektroni, jota kuvataan neljällä kvanttiluvulla (n, l, ml ja ms), kun taas kolme ensimmäistä kuvaavat kiertoradat.

Ainoa ero niiden välillä on merkitty magneettisella momentilla ml, joka piirtää p _{x: n} tien x-akselilla, p _y y-akselilla ja p _z: n z-akselilla. Kaikki kolme ovat samoja, mutta eroavat vain alueellisesti. Tästä syystä ne vedetään aina energiaan, ts. Rappeutuneiksi.

Koska ne ovat yhtä suuria, eristetyn typpiatomin (konfiguraation 1s ² 2s ² 2p ³) on pidettävä kolmen p-orbitaalinsa rappeutuneena. Energiaskenaario muuttuu kuitenkin äkillisesti, jos tarkastellaan N-atomia molekyylissä tai kemiallisessa yhdisteessä.

Miksi? Koska vaikka p _x, p _ja p _z ovat yhtä suuria energiassa, se voi vaihdella kussakin niistä, jos niillä on erilaisia ​​kemiallisia ympäristöjä; ts. jos ne sitoutuvat eri atomiin.

Orbitaalit d

On viisi purppuraraitaa, jotka osoittavat d-kiertoradat. Eristetyssä atomissa, vaikka niissä olisi parillisia elektroneja, näitä viittä orbitaalia pidetään rappeutuneina. Toisin kuin p-kiertoradat, tällä kertaa niiden kulmamuodoissa on kuitenkin huomattava ero.

Siksi sen elektronit liikkuvat suunnassa avaruudessa, jotka vaihtelevat kiertoradalta toiselle. Tämä aiheuttaa kiteisen kentän teorian mukaan, että minimihäiriö aiheuttaa kiertoratojen energisen kaksinkertaistumisen; toisin sanoen viisi purppuraraitaa erottuvat, jättäen energiavälin niiden väliin:

Lähde: Gabriel Bolívar

Mitkä ovat ylimmät kiertoradat ja mitkä ovat alhaisimmat kiertoradat? Yllä olevat merkitään symbolina _g, ja alle t _{2 g}. Huomaa, kuinka alun perin kaikki violetit raidat kohdistettiin, ja nyt muodostettiin joukko kahta e _{g: n} energiatehokasta energiatehokkaampaa kuin toinen kolmen t _{2 g: n} kiertorata.

Tämän teorian avulla voimme selittää dd-siirtymiä, joille monille siirtymämetallien yhdisteissä havaituille väreille (Cr, Mn, Fe jne.) On osoitettu. Ja mistä tämä elektroninen häiriö johtuu? Metallikeskuksen koordinaatiovuorovaikutuksiin muiden molekyylien kanssa, joita kutsutaan ligandiksi.

Kiertoradat f

Ja orbitaalien, huopakeltaisten raitojen kanssa tilanne muuttuu entistä monimutkaisemmaksi. Heidän alueelliset suunnat vaihtelevat suuresti keskenään, ja linkkien visualisointi tulee liian monimutkaiseksi.

Itse asiassa f-orbitaalien katsotaan olevan niin sisäisesti vaipatut, että ne eivät "osallistu tuntuvasti" sidosten muodostumiseen.

Kun f-kiertoradalla eristetty atomi ympäröi itsensä muiden atomien kanssa, vuorovaikutukset alkavat ja tapahtuu avautuminen (rappeutumisen menetys):

Lähde: Gabriel Bolívar

Huomaa, että keltaiset raidat muodostavat nyt kolme sarjaa: t _1g, t _2g ja _1g ja että ne eivät enää ole rappeutuneita.

Degeneroituneet hybridiradat

On nähty, että kiertoradat voivat avautua ja menettää rappeutumisen. Vaikka tämä selittää elektronisia siirtymiä, se kuitenkin selvittää miten ja miksi on olemassa erilaisia ​​molekyylin geometrioita. Tässä kohtaa tulee hybridirata.

Mitkä ovat sen pääominaisuudet? Että he ovat rappeutuneita. Siten ne syntyvät s, p, d ja f-kiertoratamerkkien sekoituksesta, jotta saadaan aikaan rappeutuneita hybridejä.

Esimerkiksi, kolme p: n orbitaalia sekoittuvat yhden kanssa, jolloin saadaan neljä sp ³ -orbitaalia. Kaikki sp ³ -orbitaalit ovat rappeutuneita, ja siksi niillä on sama energia.

Jos lisäksi kaksi d-orbitaalia sekoitetaan neljän sp ^{3: n kanssa}, saadaan kuusi sp ³ d ² -orbitaalia.

Ja kuinka he selittävät molekyylin geometriat? Koska niitä on kuusi, joilla on yhtä suuret energiat, niiden on siksi suunnattava symmetrisesti avaruudessa yhtäläisten kemiallisten ympäristöjen tuottamiseksi (esimerkiksi MF ₆ -yhdisteessä).

Kun he tekevät, muodostuu koordinaatio-oktaedri, joka on yhtä suuri kuin oktaaedrinen geometria keskuksen (M) ympärillä.

Geometriat ovat kuitenkin usein vääristyneitä, mikä tarkoittaa, että edes hybridiradat eivät oikeastaan ​​ole täysin rappeutuneita. Siksi päätelmänä on, että rappeutuneet orbitaalit esiintyvät vain eristetyissä atomeissa tai erittäin symmetrisissä ympäristöissä.

Viitteet

1. Chemicool-sanakirja. (2017). Määritelmä Degenerate. Palautettu osoitteesta: chemicool.com
2. SparkNotes LLC. (2018). Atomit ja atomien kiertoradat. Palautettu osoitteesta: sparknotes.com
3. Puhdas kemia. (SF). Sähköinen kokoonpano. Palautettu osoitteesta: es-puraquimica.weebly.com
4. Whitten, Davis, Peck ja Stanley. (2008). Kemia. (8. painos). CENGAGE -oppiminen.
5. Moreno R. Esparza. (2009). Koordinointikemiakurssi: Kentät ja kiertoradat.. Palautettu: depa.fquim.unam.mx
6. Shiver ja Atkins. (2008). Epäorgaaninen kemia. (Neljäs painos). Mc Graw Hill.