The orbital merosot adalah mereka yang berada pada tahap tenaga yang sama. Menurut definisi ini, mereka mesti mempunyai nombor kuantum utama n yang sama. Oleh itu, orbital 2s dan 2p merosot, kerana tergolong dalam tahap tenaga 2. Walau bagaimanapun, diketahui bahawa fungsi gelombang sudut dan radial mereka berbeza.
Apabila nilai n meningkat, elektron mula menduduki sublevel tenaga lain, seperti orbital d dan f. Setiap orbital ini mempunyai ciri tersendiri, yang pada pandangan pertama dapat dilihat pada bentuk sudut mereka; Ini adalah angka sfera, dumbbell (p), cloverleaf (d) dan globular (f).
Sumber: Gabriel Bolívar
Di antara mereka, terdapat perbezaan yang bertenaga, bahkan tergolong dalam tahap yang sama n.
Sebagai contoh, gambar di atas menunjukkan skema tenaga dengan orbital yang ditempati oleh elektron yang tidak berpasangan (kes yang tidak normal). Dapat dilihat bahawa yang paling stabil (yang mempunyai tenaga paling rendah) adalah orbit ns (1s, 2s, …), sedangkan nf adalah yang paling tidak stabil (yang mempunyai tenaga tertinggi).
Mengurangkan orbit atom terpencil
Orbital degenerasi, dengan nilai n yang sama, berada dalam garis yang sama dalam skema tenaga. Atas sebab ini tiga jalur merah yang melambangkan orbital p terletak pada garis yang sama; seperti jalur ungu dan kuning dengan cara yang sama.
Gambar rajah dalam gambar tersebut melanggar peraturan Hund: orbit bertenaga tinggi dipenuhi dengan elektron tanpa memasangkannya terlebih dahulu dengan yang bertenaga rendah. Semasa elektron mengawan, orbit kehilangan tenaga, dan memberikan tolakan elektrostatik yang lebih besar pada elektron yang tidak berpasangan dari orbital lain.
Walau bagaimanapun, kesan seperti itu tidak dipertimbangkan dalam banyak diagram tenaga. Sekiranya demikian, dan mematuhi peraturan Hund tanpa mengisi orbital d sepenuhnya, akan kelihatan bahawa mereka berhenti merosot.
Seperti yang telah disebutkan sebelumnya, setiap orbit mempunyai ciri tersendiri. Atom terpencil, dengan konfigurasi elektroniknya, mempunyai elektronnya disusun dalam bilangan orbit tepat untuk menampungnya. Hanya tenaga yang sama yang boleh dianggap merosot.
Orbital hlm
Ketiga-tiga jalur merah untuk orbital p yang merosot dalam gambar menunjukkan bahawa kedua-dua p x , p, dan p z mempunyai tenaga yang sama. Terdapat elektron yang tidak berpasangan di masing-masing, yang dijelaskan oleh empat nombor kuantum (n, l, ml, dan ms), sementara tiga yang pertama menggambarkan orbit.
Satu-satunya perbezaan di antara mereka dilambangkan oleh momen magnetik ml, yang menarik jalan p x pada paksi x, p y pada paksi y, dan p z pada paksi z. Ketiga-tiganya sama, tetapi berbeza hanya dalam orientasi spasial mereka. Atas sebab ini, mereka selalu tertarik dengan tenaga, iaitu merosot.
Oleh kerana ia sama, atom nitrogen terpencil (dengan konfigurasi 1s 2 2s 2 2p 3 ) mesti mengekalkan orbitnya tiga p menjadi merosot. Walau bagaimanapun, senario tenaga berubah secara tiba-tiba jika seseorang menganggap atom N dalam molekul atau sebatian kimia.
Kenapa? Kerana walaupun p x , p dan dan p z sama tenaga, ia dapat berbeza di masing-masing jika mereka mempunyai persekitaran kimia yang berbeza; iaitu, jika mereka mengikat atom yang berbeza.
Orbital d
Terdapat lima jalur ungu yang menunjukkan orbital d. Dalam atom terpencil, walaupun mereka mempunyai elektron berpasangan, lima orbital ini dianggap merosot. Namun, tidak seperti orbital p, kali ini terdapat perbezaan ketara pada bentuk sudut mereka.
Oleh itu, elektronnya bergerak ke arah angkasa yang berbeza dari satu orbit ke yang lain. Ini menyebabkan, menurut teori medan kristal, bahawa gangguan minimum menyebabkan penggandaan orbit yang bertenaga; iaitu, lima jalur ungu terpisah, meninggalkan jurang tenaga di antara mereka:
Sumber: Gabriel Bolívar
Apakah orbital atas dan apakah orbital bawah? Yang di atas dilambangkan sebagai e g , dan yang di bawah t 2g . Perhatikan bagaimana awalnya semua jalur ungu diselaraskan, dan kini satu set dua orbital e g lebih bertenaga daripada set tiga orbital t 2g yang lain .
Teori ini membolehkan kita menjelaskan peralihan dd, yang mana banyak warna yang diperhatikan dalam sebatian logam peralihan (Cr, Mn, Fe, dll.) Dikaitkan. Dan apa gangguan elektronik ini? Untuk interaksi koordinasi pusat logam dengan molekul lain yang disebut ligan.
Orbital f
Dengan orbital f, jalur kuning yang dirasakan, keadaan menjadi lebih rumit. Arah spasial mereka sangat berbeza di antara mereka, dan visualisasi pautan mereka menjadi terlalu rumit.
Sebenarnya, orbital f dianggap berselubung dalam sehingga mereka tidak "ikut serta" dalam pembentukan ikatan.
Apabila atom terpencil dengan orbital f mengelilingi dirinya dengan atom lain, interaksi bermula dan berlaku (kehilangan degenerasi):
Sumber: Gabriel Bolívar
Perhatikan bahawa sekarang garis-garis kuning membentuk tiga set: t 1g , t 2g dan 1g , dan ia tidak lagi merosot.
Orbital hibrid yang merosot
Telah dilihat bahawa orbital dapat terungkap dan kehilangan degenerasi. Walau bagaimanapun, walaupun ini menerangkan peralihan elektronik, ini menjelaskan bagaimana dan mengapa terdapat geometri molekul yang berbeza. Di sinilah orbit hibrid masuk.
Apakah ciri utamanya? Bahawa mereka merosot. Oleh itu, mereka muncul dari campuran watak orbital s, p, d dan f, untuk menghasilkan kacukan degenerasi.
Contohnya, tiga orbital p bercampur dengan satu s untuk memberikan empat orbital sp 3 . Semua orbital sp 3 merosot, dan oleh itu mempunyai tenaga yang sama.
Sekiranya, sebagai tambahan, orbit dua d dicampur dengan empat sp 3 , kita akan memperoleh enam orbital sp 3 d 2 .
Dan bagaimana mereka menerangkan geometri molekul? Oleh kerana terdapat enam, dengan tenaga yang sama, mereka mesti berorientasi secara simetris di ruang untuk menghasilkan persekitaran kimia yang sama (contohnya, dalam sebatian MF 6 ).
Apabila mereka melakukannya, oktahedron koordinasi terbentuk, yang sama dengan geometri oktahedral di sekitar pusat (M).
Walau bagaimanapun, geometri sering terdistorsi, yang bermaksud bahawa orbital hibrid bahkan tidak benar-benar merosot sepenuhnya. Oleh itu, sebagai kesimpulan, orbital degenerasi hanya wujud di atom terpencil atau di persekitaran yang sangat simetri.
Rujukan
- Kamus Chemicool. (2017). Definisi Degenerasi. Dipulihkan dari: chemicool.com
- SparkNotes LLC. (2018). Atom dan Orbital Atom. Dipulihkan dari: sparknotes.com
- Kimia tulen. (sf). Konfigurasi elektronik. Dipulihkan dari: es-puraquimica.weebly.com
- Whitten, Davis, Peck & Stanley. (2008). Kimia. (Edisi ke-8.) Pembelajaran CENGAGE.
- Moreno R. Esparza. (2009). Kursus kimia penyelarasan: Medan dan orbital. . Dipulihkan dari: depa.fquim.unam.mx
- Shiver & Atkins. (2008). Kimia bukan organik. (Edisi keempat). Bukit Mc Graw.