DEJENERE ORBITALLER NELERDIR? - KIMYA - 2025

Dejenere orbitalleri aynı enerji seviyesinde olanlardır. Bu tanıma göre, aynı temel kuantum numarasına sahip olmaları gerekir n. Dolayısıyla, 2s ve 2p orbitalleri, enerji seviyesi 2'ye ait oldukları için dejenere olurlar. Ancak, açısal ve radyal dalga fonksiyonlarının farklı olduğu bilinmektedir.

N'nin değerleri arttıkça, elektronlar d ve f orbitalleri gibi diğer enerji alt seviyelerini işgal etmeye başlar. Bu yörüngelerin her biri, ilk bakışta açısal şekillerinde görülebilen kendi özelliklerine sahiptir; Bunlar küresel (ler), dambıl (p), yonca yaprağı (d) ve küresel (f) figürlerdir.

Kaynak: Gabriel Bolívar

Aralarında, aynı seviyeye ait olsa bile, enerjik bir fark vardır n.

Örneğin, yukarıdaki görüntü, eşlenmemiş elektronların işgal ettiği yörüngelerle bir enerji şemasını göstermektedir (anormal bir durum). En kararlı olanın (en düşük enerjiye sahip olan) ns (1s, 2s,…) orbital olduğu, nf'nin en kararsız olduğu (en yüksek enerjiye sahip olan) olduğu görülebilir.

İzole edilmiş bir atomun dejenere yörüngeleri

Aynı n değerine sahip dejenere orbitaller, bir enerji düzeninde aynı satırdadır. Bu nedenle p orbitallerini simgeleyen üç kırmızı çizgi aynı çizgi üzerinde yer alır; mor ve sarı çizgiler aynı şekilde.

Resimdeki diyagram Hund'un kuralını ihlal ediyor: daha yüksek enerjili orbitaller, önce düşük enerjili olanlarla eşleşmeden elektronlarla doldurulur. Elektronlar çiftleştikçe, yörünge enerji kaybeder ve diğer yörüngelerin eşleşmemiş elektronları üzerinde daha büyük bir elektrostatik itme uygular.

Ancak, bu tür etkiler birçok enerji diyagramında dikkate alınmaz. Eğer öyleyse ve D orbitallerini tamamen doldurmadan Hund'un kuralına uyarak, yozlaşmayı bıraktıkları görülecektir.

Daha önce de belirtildiği gibi, her yörüngenin kendine has özellikleri vardır. Elektronik konfigürasyonu ile izole edilmiş bir atomun elektronları, onları barındırmak için kesin yörünge sayısına göre düzenlenmiştir. Sadece enerjide eşit olanlar dejenere olarak kabul edilebilir.

Orbitaller p

Görüntüdeki dejenere p orbitalleri için üç kırmızı şerit p _x , p _ve p _z'nin aynı enerjiye sahip olduğunu gösterir. Her birinde, dört kuantum sayısıyla (n, l, ml ve ms) tanımlanan eşleşmemiş bir elektron bulunurken, ilk üçü orbitalleri tanımlar.

Aralarındaki tek fark, x ekseninde p _x'in , y ekseninde p _y'nin ve z ekseninde p _z'nin yolunu çizen manyetik moment ml ile gösterilir . Üçü de aynıdır, ancak yalnızca mekansal yönelimlerinde farklılık gösterir. Bu nedenle daima enerjiye göre, yani dejenere olarak çizilirler.

Eşit olduklarından, izole edilmiş bir nitrojen atomu (konfigürasyon 1s ² 2s ² 2p ^{3 ile} ) üç p orbitalinin dejenere olmasını sağlamalıdır. Bununla birlikte, bir molekül veya kimyasal bileşik içinde bir N atomu düşünülürse enerji senaryosu aniden değişir.

Neden? Çünkü p _x , p _ve p _z enerjide eşit olmakla birlikte, farklı kimyasal ortamlara sahiplerse her birinde değişiklik gösterebilir; yani, farklı atomlara bağlanırlarsa.

Orbitaller d

D orbitallerini gösteren beş mor şerit vardır. İzole edilmiş bir atomda, elektronları eşleşmiş olsalar bile, bu beş orbital dejenere olarak kabul edilir. Bununla birlikte, p orbitallerinden farklı olarak, bu kez açısal şekillerinde belirgin bir fark vardır.

Bu nedenle, elektronları uzayda bir yörüngeden diğerine değişen yönlerde seyahat eder. Bu, kristalin alan teorisine göre, minimum bir bozulmanın orbitallerin enerjik bir şekilde ikiye katlanmasına neden olmasına neden olur; yani, beş mor şerit birbirinden ayrılır ve aralarında bir enerji boşluğu bırakır:

Kaynak: Gabriel Bolívar

Üst orbitaller nelerdir ve alttaki orbitaller nelerdir? Yukarıdakiler e _g ve altındakiler t _2g olarak simgelenmiştir . Başlangıçta tüm mor şeritlerin nasıl hizalandığına ve şimdi diğer üç t _2g orbital setinden daha enerjik iki e _g orbital setinin oluştuğuna dikkat edin .

Bu teori, geçiş metallerinin (Cr, Mn, Fe, vb.) Bileşiklerinde gözlenen renklerin çoğunun atfedildiği dd geçişlerini açıklamamıza izin verir. Ve bu elektronik rahatsızlık neden kaynaklanıyor? Metal merkezin ligand adı verilen diğer moleküllerle koordinasyon etkileşimlerine.

Orbitaller f

Ve f yörüngeleri, keçe sarı şeritlerle durum daha da karmaşık hale geliyor. Mekansal yönleri aralarında büyük farklılıklar gösterir ve bağlantılarının görselleştirilmesi çok karmaşık hale gelir.

Aslında, f orbitallerinin, bağ oluşumuna “önemli ölçüde katılmayacakları” kadar içten kılıflı oldukları düşünülmektedir.

F orbitalleri olan izole edilmiş atom kendisini diğer atomlarla çevrelediğinde, etkileşimler başlar ve ortaya çıkar (dejenerasyon kaybı):

Kaynak: Gabriel Bolívar

Şimdi sarı şeritlerin üç set oluşturduğuna dikkat edin: t _1g , t _2g ve bir _1g ve artık dejenere olmadıklarını.

Hibrit Orbitallerin Bozulması

Orbitallerin açılabildiği ve dejenerasyonu kaybedebileceği görülmüştür. Bununla birlikte, bu elektronik geçişleri açıklarken, farklı moleküler geometrilerin nasıl ve neden olduğunu açıklamada soluklaşıyor. Hibrit yörüngelerin devreye girdiği yer burasıdır.

Temel özellikleri nelerdir? Yozlaşmış olduklarını. Bu nedenle, dejenere melezleri oluşturmak için s, p, d ve f orbitallerinin karakterlerinin karışımından ortaya çıkarlar.

Örneğin, üç p orbitali bir s ile karıştırılarak dört sp ³ orbitali verir . Tüm sp ³ orbitalleri dejenere ve dolayısıyla aynı enerjiye sahiptir.

Buna ek olarak, iki d orbital dört sp ³ ile karıştırılırsa , altı sp ³ d ² orbital elde ederiz .

Ve moleküler geometrileri nasıl açıklıyorlar? Eşit enerjilere sahip altı tane olduğundan, eşit kimyasal ortamlar (örneğin, bir MF ₆ bileşiğinde ) oluşturmak için uzayda simetrik olarak yönlendirilmeleri gerekir .

Bunu yaptıklarında, bir merkez (M) etrafında bir oktahedral geometriye eşit olan bir koordinasyon oktahedron oluşur.

Bununla birlikte, geometriler genellikle bozulur, bu da hibrit orbitallerin bile tamamen dejenere olmadığı anlamına gelir. Bu nedenle, sonuç olarak, dejenere orbitaller yalnızca izole edilmiş atomlarda veya oldukça simetrik ortamlarda bulunur.

Referanslar

1. Chemicool Sözlüğü. (2017). Dejenere Tanımı. Chemicool.com'dan kurtarıldı
2. SparkNotes LLC. (2018). Atomlar ve Atomik Orbitaller. Kurtarıldı: sparknotes.com
3. Saf kimya. (Sf). Elektronik konfigürasyon. Kurtarıldı: es-puraquimica.weebly.com
4. Whitten, Davis, Peck ve Stanley. (2008). Kimya. (8. baskı). CENGAGE Öğrenme.
5. Moreno R. Esparza. (2009). Koordinasyon kimyası dersi: Alanlar ve orbitaller. . Kurtarıldı: depa.fquim.unam.mx
6. Shiver ve Atkins. (2008). İnorganik kimya. (Dördüncü baskı). Mc Graw Hill.