ANO ANG MGA DEGENERATE ORBITALS? - CHEMISTRY - 2026

Ang mga degenerate orbitals ay ang mga nasa parehong antas ng enerhiya. Ayon sa pakahulugan na ito, dapat silang magkaroon ng parehong punong numero ng dami ng n. Sa gayon, ang mga orbit ng 2s at 2p ay lumala, dahil kabilang sila sa antas ng enerhiya 2. Gayunpaman, kilala na ang kanilang mga anggular at radial wave function ay magkakaiba.

Bilang pagtaas ng mga halaga ng n, ang mga elektron ay nagsisimula na sakupin ang iba pang mga sublevel ng enerhiya, tulad ng mga orbital ng d at f. Ang bawat isa sa mga orbit na ito ay may sariling mga katangian, na sa unang sulyap ay makikita sa kanilang mga anggular na mga hugis; Ito ang mga spherical (s), dumbbell (p), cloverleaf (d) at globular (f) figure.

Pinagmulan: Gabriel Bolívar

Sa pagitan ng mga ito, mayroong isang masiglang pagkakaiba, kahit na kabilang sa parehong antas n.

Halimbawa, ang imahe sa itaas ay nagpapakita ng isang scheme ng enerhiya sa mga orbit na inookupahan ng mga hindi bayad na elektron (isang hindi normal na kaso). Makikita na ang lahat ng pinaka matatag (ang may pinakamababang enerhiya) ay ang ns (1s, 2s, …) orbital, habang ang nf ay ang hindi matatag (ang isa na may pinakamataas na enerhiya).

Degenerate orbitals ng isang nakahiwalay na atom

Ang mga orbital ng degenerate, na may parehong halaga ng n, ay nasa parehong linya sa isang scheme ng enerhiya. Para sa kadahilanang ito ang tatlong pulang guhitan na sumisimbolo sa mga p orbitals ay matatagpuan sa parehong linya; tulad ng ginagawa ng mga lila at dilaw na guhitan sa parehong paraan.

Ang diagram sa imahe ay lumalabag sa panuntunan ni Hund: ang mga orbital na mas mataas na enerhiya ay napunan ng mga elektron nang hindi pinapares ang mga ito sa mga mas mababang enerhiya. Bilang ang asawa ng mga electron, ang orbital ay nawawalan ng enerhiya, at nagpapalabas ng isang mas higit na electrostatic repulsion sa walang bayad na mga electron ng iba pang mga orbit.

Gayunpaman, ang mga naturang epekto ay hindi isinasaalang-alang sa maraming mga diagram ng enerhiya. Kung gayon, at ang pagsunod sa patakaran ni Hund nang hindi lubusang pinupuno ang mga d orbitals, makikita na hihinto na sila ay humina.

Tulad ng naunang nabanggit, ang bawat orbital ay may sariling mga katangian. Ang isang nakahiwalay na atom, kasama ang elektronikong pagsasaayos nito, ay nakaayos ang mga electron sa tumpak na bilang ng mga orbital upang mapaunlakan ang mga ito. Ang mga pantay na pantay lamang sa enerhiya ang maaaring ituring na lumala.

Mga orbital p

Ang tatlong pulang guhitan para sa mga degenerate p orbitals sa imahe ay nagpapahiwatig na ang parehong p _x , p, _at p _{z ay} may parehong enerhiya. Mayroong isang hindi bayad na elektron sa bawat isa, na inilarawan ng apat na numero ng dami (n, l, ml, at ms), habang ang unang tatlong naglalarawan ng mga orbit.

Ang pagkakaiba-iba lamang sa pagitan ng mga ito ay isinail ng magnetic moment ml, na kumukuha ng landas ng p _x sa isang x axis, p _y sa axis ng y, at p _z sa z axis. Ang lahat ng tatlo ay pareho, ngunit naiiba lamang sa kanilang spatial orientations. Para sa kadahilanang ito ay lagi silang nakaguhit na nakahanay sa enerhiya, iyon ay, lumala.

Dahil pantay-pantay ang mga ito, ang isang nakahiwalay na atom na nitrogen (na may pagsasaayos ng 1s ² 2s ² 2p ³ ) ay dapat mapanatili ang tatlong p orbitals na bumagsak. Gayunpaman, ang senaryo ng enerhiya ay biglang nagbabago kung isinasaalang-alang ng isa ang isang N atom sa loob ng isang molekula o compound ng kemikal.

Bakit? Sapagkat bagaman ang p _x , p _{at at} p _z ay pantay-pantay sa enerhiya, maaari itong mag-iba sa bawat isa sa kanila kung mayroon silang iba't ibang mga kapaligiran sa kemikal; iyon ay, kung nagbubuklod sila sa iba't ibang mga atomo.

Mga orbitals d

Mayroong limang lila na guhitan na nagsasaad ng mga d orbitals. Sa isang nakahiwalay na atom, kahit na sila ay nagpares ng mga electron, ang limang orbit na ito ay itinuturing na lumala. Gayunpaman, hindi tulad ng mga orbitals, sa oras na ito mayroong isang minarkahang pagkakaiba sa kanilang mga anggular na mga hugis.

Samakatuwid, ang mga elektron nito ay naglalakbay sa mga direksyon na magkakaiba-iba mula sa isang orbital hanggang sa iba pa. Nagiging sanhi ito, ayon sa teorya ng mala-kristal na patlang, na ang isang minimum na pagkagambala ay nagdudulot ng isang masiglang pagdodoble ng mga orbital; iyon ay, ang limang lila na guhitan ay magkahiwalay, nag-iiwan ng puwang ng enerhiya sa pagitan nila:

Pinagmulan: Gabriel Bolívar

Ano ang mga nangungunang orbital at ano ang mga ilalim na orbital? Ang mga nasa itaas ay sinasagisag bilang e _g , at ang mga nasa ibaba t _2g . Pansinin kung paano ang lahat ng mga lilang guhitan ay nakahanay, at ngayon isang hanay ng dalawang e _g orbitals na mas masigla kaysa sa iba pang hanay ng tatlong t _2g orbitals ay nabuo .

Ang teoryang ito ay nagbibigay-daan sa amin upang ipaliwanag ang mga dd transitions, kung saan marami sa mga kulay na sinusunod sa mga compound ng mga metal na paglipat (Cr, Mn, Fe, atbp.) Ay maiugnay. At ano ang kaguluhan ng elektronikong ito dahil sa? Sa mga pakikipag-ugnayan ng koordinasyon ng sentro ng metal sa iba pang mga molekula na tinatawag na mga ligand.

Mga orbitals f

At sa mga f orbitals, ang nadama na dilaw na guhitan, ang sitwasyon ay nagiging mas kumplikado. Ang kanilang spatial na direksyon ay nag-iiba nang malaki sa pagitan nila, at ang paggunita ng kanilang mga link ay nagiging kumplikado.

Sa katunayan, ang mga f orbitals ay itinuturing na napakaraming panloob na hindi sila "nakikilahok ng lubos" sa pagbuo ng bono.

Kapag ang nakahiwalay na atom na may f orbitals ay pumapalibot sa iba pang mga atomo, nagsisimula ang mga pakikipag-ugnay at nangyayari ang paglalahad (ang pagkawala ng pagkabulok):

Pinagmulan: Gabriel Bolívar

Tandaan na ngayon ang mga dilaw na guhitan ay bumubuo ng tatlong hanay: t _1g , t _2g at isang _1g , at hindi na sila lumulumbay.

Degenerate Hybrid Orbitals

Nakita na ang mga orbit ay maaaring magbukas at mawala ang pagkabulok. Gayunpaman, habang ipinapaliwanag nito ang mga elektronikong paglilipat, nakalulula ito sa pagpapaliwanag kung paano at kung bakit mayroong magkakaibang mga molekular na geometry. Dito nakapasok ang mga hybrid na orbit.

Ano ang pangunahing katangian nito? Nakakainis sila. Kaya, bumangon sila mula sa halo ng mga character ng s, p, d at f orbitals, upang magmula ng mga degenerate na mga hybrid.

Halimbawa, tatlong p orbitals ang ihalo sa isang s upang magbigay ng apat na sp ³ orbitals . Ang lahat ng sp ³ orbitals ay lumala, at samakatuwid ay may parehong enerhiya.

Kung, bilang karagdagan, ang dalawang d orbitals ay halo-halong may apat na sp ³ , makakakuha kami ng anim na sp orbit na sp ³ d ² .

At paano nila ipinapaliwanag ang mga molekular na geometry? Tulad ng may anim, na may pantay na enerhiya, dapat samakatuwid ay nakatuon sila ng simetriko sa espasyo upang makabuo ng pantay na mga kapaligiran sa kemikal (halimbawa, sa isang tambalang MF ₆ ).

Kapag ginawa nila, nabuo ang isang koordinasyon ng octahedron, na katumbas ng isang geometry ng octahedral sa paligid ng isang sentro (M).

Gayunpaman, ang mga geometry ay madalas na magulong, na nangangahulugang kahit na ang mga hybrid na orbit ay hindi talagang lubusang bumagsak. Samakatuwid, sa pamamagitan ng konklusyon, ang nabubulok na mga orbit ay umiiral lamang sa mga nakahiwalay na mga atomo o sa lubos na simetriko na kapaligiran.

Mga Sanggunian

1. Diksyunaryo ng Chemicool. (2017). Kahulugan ng Degenerate. Nabawi mula sa: chemicool.com
2. SparkNotes LLC. (2018). Mga Atom at Orbital ng Atom. Nabawi mula sa: sparknotes.com
3. Purong kimika. (sf). Pagsasaayos ng electronic. Nabawi mula sa: es-puraquimica.weebly.com
4. Whitten, Davis, Peck & Stanley. (2008). Chemistry. (Ika-8 ed.). CENGAGE Pag-aaral.
5. Moreno R. Esparza. (2009). Kurso ng koordinasyon ng kimiko: Mga patlang at orbitals. . Nabawi mula sa: depa.fquim.unam.mx
6. Shiver & Atkins. (2008). Diorganikong kimika. (Ikaapat na edisyon). Mc Graw Hill.