A degenerált keringési pályák azok, akik azonos energiaszinten vannak. E meghatározás szerint nekik azonos n fő kvantumszámmal kell rendelkezniük. Így a 2s és a 2p pálya degenerálódik, mivel a 2. energiaszinthez tartozik. Viszont ismert, hogy szög- és sugárhullám-funkcióik eltérőek.
Amint n értéke növekszik, az elektronok elkezdenek elfoglalni más energiaalkalmazások szintjét, például a d és az f orbitalokat. Ezeknek a pályáknak mindegyikének megvannak a sajátosságai, amelyek első pillantásra láthatók szög alakban; Ezek a gömb (ek), a súlyzó (p), a lóhere (d) és a gömb alakúak.
Forrás: Gabriel Bolívar
Közöttük van egy energetikai különbség, még akkor is, ha ugyanahhoz az n szinthez tartozik.
Például a fenti képen egy energiarendszer látható, a páratlan elektronok által elfoglalt keringési pályákkal (rendellenes eset). Látható, hogy az egyik legstabilabb (a legalacsonyabb energiájú) az ns keringő (1s, 2s,…), míg az nf a legstabilabb (a legnagyobb energiájú).
Egy izolált atom degenerált pályái
Az azonos n értékű degenerált pályák ugyanabban a sorban vannak az energiarendszerben. Ezért a p orbitálokat szimbolizáló három piros csík ugyanabban a vonalban helyezkedik el; ugyanúgy, mint a lila és a sárga csíkok.
A képen látható ábra megsérti Hund szabályát: a nagyobb energiájú pályákon elektronok vannak feltöltve anélkül, hogy először az alacsonyabb energiájú energiákon szeretnék párosulni. Amint az elektronok párosulnak, az orbitális energia elveszik, és nagyobb elektrosztatikus visszatükröződik a többi orbitál páratlan elektronjaira.
Az ilyen hatásokat azonban sok energiadiagram nem veszi figyelembe. Ha igen, és ha betartja Hund szabályát anélkül, hogy teljes mértékben kitöltené a d pályázatokat, akkor látni fogják, hogy ezek már nem pusztulnak el.
Mint korábban említettük, minden keringőnek megvannak a sajátosságai. Egy elkülönített atomnak, az elektronikus konfigurációjával, az elektronjai a pontos körüli pályán vannak elrendezve, hogy elférjenek. Csak azok, amelyek energiája egyenlő, tekinthető degeneráltnak.
Orbitals p
A képen a degenerált p-arbitál három piros csíkja azt jelzi, hogy mind p x, p, mind p z azonos energiával rendelkezik. Mindegyikben páratlan elektron van, négy kvantumszámmal (n, l, ml és ms), míg az első három az orbitálokat írja le.
Az egyetlen különbség a kettő között jelöli a mágneses pillanatban ml, amely felhívja a útját p x egy x tengelyen, p y az y tengelyen, és p z a Z tengely körül. Mindhárom azonos, de csak térbeli tájolásukban különböznek egymástól. Ezért mindig az energiába igazodnak, azaz elfajulnak.
Mivel egyenlők, az izolált nitrogénatomnak (1s 2 2s 2 2p 3 konfigurációval) meg kell őriznie három p-arbitálját. Az energiaforgatókönyv azonban hirtelen megváltozik, ha figyelembe vesszük az N atomot egy molekulában vagy kémiai vegyületen belül.
Miért? Mivel bár p x, p és és p z egyenlő az energia, ez változhat az egyes őket, ha különböző kémiai környezetben; vagyis ha különböző atomokhoz kötődnek.
Orbitálisok d
Öt lila csík van, amelyek jelzik a d orbitálokat. Egy izolált atomban, még ha párosított elektronuk is van, ezt az öt pályát degeneráltnak tekintik. A p orbitálokkal ellentétben ezúttal azonban szignifikáns különbség van szög alakjukban.
Ezért elektronjai az űrben az egyes pályákon eltérő irányok. Ez a kristálymező elmélete szerint azt eredményezi, hogy a minimális zavar az orbitálisok energetikai megduplázódását idézi elő; azaz az öt lila csík elválasztódik, és energiarést hagy köztük:
Forrás: Gabriel Bolívar
Melyek a felső és az alsó körüli pályák? A fenti embléma e g, a t 2 g alatti jelölésű. Megjegyzés hogyan kezdetben az összes lila csíkok alá rendeztük, és most egy sor két e g pályák energikusabb, mint a másik készlet három t 2g orbitálok alakult.
Ez az elmélet lehetővé teszi, hogy megmagyarázzuk a dd-átmeneteket, amelyekhez az átmeneti fémek vegyületeiben (Cr, Mn, Fe, stb.) Megfigyelt színek sokasága megmagyarázható. És mi okozza ezt az elektronikus zavart? A fém központ koordinációs kölcsönhatásainak más ligandumoknak nevezett molekulákkal.
Pályák f
Az f orbitálokkal, az érezhető sárga csíkokkal a helyzet még bonyolultabbá válik. Térbeli irányuk nagyban különbözik közöttük, és kapcsolataik megjelenítése túlságosan összetetté válik.
Valójában az f arbitálákat úgy tekintik, hogy belsőleg burkolva vannak, hogy nem vesznek részt „érzékelhetően” a kötés kialakulásában.
Amikor az f orbitállal rendelkező izolált atom körülveszi más atomokat, akkor kölcsönhatások kezdődnek és kibontakozódás következik be (a degeneráció elvesztése):
Forrás: Gabriel Bolívar
Vegye figyelembe, hogy a sárga csíkok most három halmazt alkotnak: t 1g, t 2g és 1g, és hogy már nem degenerálódtak.
Degenerált hibrid pályák
Látta, hogy az orbitálisok kibontakozhatnak és elveszíthetik a degenerációt. Miközben ez magyarázza az elektronikus átmeneteket, megkönnyíti annak megvilágítását, hogy miként és miért vannak a különböző molekuláris geometriák. Itt jönnek be a hibrid pályák.
Melyek a fő jellemzői? Hogy degeneráltak. Így az s, p, d és f orbitális karakterek keverékéből származnak, hogy degenerált hibridek származnak.
Például három p orbital összekeveredik az egyikkel, így négy sp 3 pályát kap. Az összes sp 3 pálya degenerálódott, ezért azonos energiájú.
Ha emellett két d pályát keverünk a négy sp 3- mal, akkor hat sp 3 d 2 pályát kapunk.
És hogyan magyarázzák meg a molekuláris geometriákat? Mivel hat, azonos energiájú emberből áll, ezért szimmetrikusan kell irányítani őket az űrben, hogy egyenlő kémiai környezetet hozzanak létre (például egy MF 6 vegyületben).
Amikor megteszik, egy koordinációs oktaéder képződik, amely megegyezik egy oktaéderes geometriaval egy központ körül (M).
A geometriákat azonban gyakran torzítják, ami azt jelenti, hogy még a hibrid pályák sem pusztán teljesen degenerálódnak. Következésképpen a degenerált orbitálok csak izolált atomokban vagy nagyon szimmetrikus környezetben léteznek.
Irodalom
- Chemicool szótár. (2017). A degenerált meghatározása. Helyreállítva: chemicool.com
- SparkNotes LLC. (2018). Atomok és atomi pályák. Helyreállítva: sparknotes.com
- Tiszta kémia. (Sf). Elektronikus konfiguráció. Helyreállítva: es-puraquimica.weebly.com
- Whitten, Davis, Peck és Stanley. (2008). Kémia. (8. kiadás). CENGAGE Tanulás.
- Moreno R. Esparza. (2009). Koordinációs kémia kurzus: Mezők és pályák.. Helyreállítva: depa.fquim.unam.mx
- Shiver és Atkins. (2008). Szervetlen kémia. (Negyedik kiadás). Mc Graw Hill.