วงโคจรที่เสื่อมสภาพคืออะไร?

วงโคจรที่เสื่อมโทรม พวกเขาคือทุกคนที่อยู่ในระดับเดียวกันของพลังงาน ตามคำจำกัดความนี้พวกเขาจะต้องมีจำนวนควอนตัมหลักเดียวกัน n. ดังนั้นวงโคจร 2s และ 2p จึงเสื่อมสภาพเนื่องจากมันอยู่ในระดับพลังงาน 2 อย่างไรก็ตามเป็นที่ทราบกันว่าหน้าที่ของคลื่นเชิงมุมและรัศมีนั้นแตกต่างกัน.

เป็นค่านิยมของ n, อิเล็กตรอนจะเริ่มครอบครองพลังงานย่อยอื่น ๆ เช่นวงโคจร d และ f แต่ละวงโคจรเหล่านี้มีลักษณะของตัวเองซึ่งสังเกตได้อย่างรวดเร็วก่อนในรูปแบบเชิงมุมของพวกเขา; เหล่านี้เป็นทรงกลม (s), ดัมเบล (p), พระฉายาลักษณ์ (d) และตัวเลข (f) ทรงกลม.

ในหมู่พวกเขามีความแตกต่างของพลังงานแม้จะอยู่ในระดับเดียวกัน n.

ตัวอย่างเช่นภาพด้านบนแสดงรูปแบบพลังงานที่มีวงโคจรอยู่โดยอิเล็กตรอนที่ไม่มีคู่ (กรณีที่ผิดปกติ) จะเห็นได้ว่าจากทั้งหมดที่เสถียรที่สุด (พลังงานต่ำสุด) คือวงโคจร ns (1s, 2s, ... ) ในขณะที่ nf เสถียรที่สุด (พลังงานสูงสุด).

ดัชนี

• 1 วงโคจรที่เสื่อมสภาพของอะตอมที่แยกได้
  • 1.1 Orbitals p
  • 1.2 วงโคจร
  • 1.3 วงโคจร
• 2 วงโคจรไฮบริดที่เสื่อมโทรม
• 3 อ้างอิง

วงโคจรที่เสื่อมสภาพของอะตอมที่แยกได้

วงโคจรที่เสื่อมโทรมมีค่าเท่ากัน n, พวกเขาอยู่ในบรรทัดเดียวกันในโครงการพลังงาน ด้วยเหตุนี้แถบสีแดงสามเส้นที่เป็นสัญลักษณ์ของวงโคจร p จึงอยู่ในบรรทัดเดียวกัน เช่นเดียวกับแถบสีม่วงและสีเหลืองทำ.

รูปแบบของภาพละเมิดกฎของ Hund: วงโคจรพลังงานสูงกว่าจะเต็มไปด้วยอิเล็กตรอนโดยไม่จับคู่กับวงโคจรพลังงานที่ต่ำกว่า เมื่ออิเล็กตรอนผสมพันธุ์วงโคจรจะสูญเสียพลังงานและออกแรงผลักไฟฟ้าสถิตที่มากขึ้นกับอิเล็กตรอนที่ไม่มีคู่ของวงโคจรอื่น.

อย่างไรก็ตามผลดังกล่าวไม่ได้รับการพิจารณาในแผนภาพพลังงานจำนวนมาก ถ้าเป็นเช่นนั้นและเชื่อฟังกฎของ Hund โดยไม่ต้องเติมเต็มวงโคจรอย่างสมบูรณ์ก็จะเห็นว่าพวกเขาหยุดที่จะเสื่อมโทรม.

ตามที่ระบุไว้ข้างต้นแต่ละวงมีลักษณะของตัวเอง อะตอมที่แยกได้ซึ่งมีการกำหนดค่าทางอิเล็กทรอนิกส์มีอิเล็กตรอนของมันถูกจัดเรียงในจำนวนวงโคจรที่แม่นยำ เฉพาะผู้ที่เท่ากันในพลังงานเท่านั้นที่จะถูกพิจารณาว่าเลวลง.

วงโคจร p

แถบสีแดงสามแถบสำหรับวงโคจร p ที่เสื่อมโทรมในภาพระบุว่าทั้งคู่_x, พี_และ และ p_Z พวกมันมีพลังงานเท่ากัน มีอิเล็กตรอน unpaired ในแต่ละอธิบายโดยตัวเลขควอนตัมสี่ (n, ล., มล. และ ขึ้น) ในขณะที่สามคนแรกอธิบายวงโคจร.

ความแตกต่างระหว่างพวกเขาเท่านั้นแสดงโดยช่วงเวลาแม่เหล็ก มล., ซึ่งดึงวิถีของ p_x บนแกน x หน้า_และ บนแกน y และ p_Z บนแกน z ทั้งสามมีค่าเท่ากัน แต่จะแตกต่างกันเฉพาะในทิศทางอวกาศ ด้วยเหตุนี้พวกมันจะถูกดึงให้อยู่ในแนวเดียวกับพลังงานนั่นคือเสื่อมโทรม.

อะตอมที่แยกได้จากไนโตรเจน (ที่มีการกำหนดค่า 1s) เหมือนกัน²2s²2p³) ต้องรักษาความเสื่อมโทรมของวงโคจรทั้งสามหน้า อย่างไรก็ตามสถานการณ์พลังงานมีการเปลี่ยนแปลงอย่างฉับพลันหากพิจารณาว่ามีอะตอม N ในโมเลกุลหรือสารประกอบทางเคมี.

ทำไม? เพราะถึงแม้ว่า_x, พี_และ และ p_Z พวกมันมีพลังงานเท่ากันซึ่งอาจแตกต่างกันไปในแต่ละคนถ้าพวกมันมีสภาพแวดล้อมทางเคมีที่แตกต่างกัน นั่นคือถ้าพวกมันเชื่อมโยงกับอะตอมที่ต่างกัน.

d orbitals

มีแถบสีม่วงห้าแถบที่แสดงถึงวงโคจร d ในอะตอมที่แยกได้แม้ว่าจะมีอิเลกตรอนคู่อยู่วงโคจรทั้งห้านี้ก็ถือว่าแย่ลง อย่างไรก็ตามต่างจาก p orbitals คราวนี้มีความแตกต่างอย่างชัดเจนในรูปร่างมุม.

ดังนั้นอิเล็กตรอนจะเดินทางไปในอวกาศที่แตกต่างจากวงโคจรหนึ่งไปยังอีกวง สาเหตุนี้เป็นไปตาม ทฤษฎีสนามผลึก, สิ่งรบกวนที่น้อยที่สุดทำให้ พลังงานแยก ของวงโคจร; นั่นคือแถบสีม่วงทั้งห้าแยกออกจากกันเป็นช่องว่างระหว่างพลังงาน:

อะไรคือวงโคจรด้านบนและอันไหนข้างล่าง? ผู้ที่อยู่ด้านบนจะเป็นสัญลักษณ์ว่า และ_ก., และด้านล่าง เสื้อ_2g. ขอให้สังเกตว่าในตอนแรกแถบสีม่วงทั้งหมดถูกจัดตำแหน่งและตอนนี้มีวงโคจรสองวงถูกสร้างขึ้น และ_ก. พลังงานมากกว่าชุดอีกสามวงโคจร เสื้อ_2g.

ทฤษฎีนี้ช่วยให้เราสามารถอธิบายการเปลี่ยนสี d-d ซึ่งมีหลายสีที่สังเกตได้ในสารประกอบของโลหะทรานซิชัน (Cr, Mn, Fe, ฯลฯ ) และทำไมการรบกวนทางอิเล็กทรอนิกส์นี้ เพื่อประสานการทำงานร่วมกันของศูนย์โลหะกับโมเลกุลอื่น ๆ ที่เรียกว่า แกนด์.

orbitals ฉ

และด้วยวงโคจร f พวกเขารู้สึกแถบสีเหลืองสถานการณ์จึงซับซ้อนยิ่งขึ้น ทิศทางเชิงพื้นที่ของพวกเขาแตกต่างกันมากระหว่างพวกเขาและการมองเห็นการเชื่อมโยงของพวกเขาจะซับซ้อนเกินไป.

ในความเป็นจริง f orbitals ได้รับการพิจารณาว่าเป็นเขตภายในที่พวกเขาไม่ได้ "เข้าร่วมชื่นชม" ในการก่อตัวของพันธบัตร.

เมื่ออะตอมที่แยกด้วย f orbitals ล้อมรอบด้วยอะตอมอื่น ๆ ปฏิกิริยาจะเริ่มต้นและการเกิดขึ้น (การสูญเสียความเสื่อม):

โปรดทราบว่าตอนนี้แถบสีเหลืองมีสามชุด: เสื้อ_1g, เสื้อ_2g และ ไปยัง_1g, และนั่นก็ไม่เลวอีกต่อไป.

วงโคจรไฮบริดที่เสื่อมสภาพ

จะเห็นได้ว่าวงโคจรสามารถเปิดออกและสูญเสียความเสื่อม อย่างไรก็ตามถึงแม้ว่าสิ่งนี้จะอธิบายถึงการเปลี่ยนผ่านทางอิเล็กทรอนิกส์ แต่มันก็ปรากฏให้เห็นชัดเจนว่ามีรูปทรงโมเลกุลต่างกันอย่างไรและทำไม นี่คือที่ป้อน orbitals ไฮบริด.

ลักษณะสำคัญของมันคืออะไร? ว่าพวกมันเสื่อม ดังนั้นพวกมันจึงเกิดขึ้นจากการผสมตัวละครของ orbitals s, p, d และ f เพื่อก่อให้เกิดลูกผสมที่เสื่อมโทรม.

ตัวอย่างเช่นสามวงโคจร p ถูกผสมกับหนึ่งเพื่อให้สี่วงโคจร sp³. sp orbitals ทั้งหมด³ พวกมันเสื่อมโทรมและมีพลังงานเท่ากัน.

ถ้านอกจากนี้สอง d orbitals ผสมกับสี่ sp³, คุณจะได้รับหก sp orbitals³d².

และพวกเขาอธิบายรูปทรงโมเลกุลอย่างไร เมื่อพวกเขาอายุหกขวบมีพลังงานเท่ากันพวกมันจะต้องถูกวางในพื้นที่เพื่อสร้างสภาพแวดล้อมทางเคมีที่เท่าเทียมกัน (ตัวอย่างเช่นในสารประกอบ MF)₆).

เมื่อพวกเขาทำรูปแปดด้านของการประสานงานจะเกิดขึ้นซึ่งเท่ากับเรขาคณิตแปดด้านรอบศูนย์ (M).

อย่างไรก็ตามรูปทรงเรขาคณิตมีแนวโน้มที่จะบิดเบือนซึ่งหมายความว่าแม้กระทั่งวงโคจรไฮบริดยังไม่เสื่อม ดังนั้นโดยสรุปแล้ววงโคจรที่เสื่อมโทรมจะมีอยู่เฉพาะในอะตอมที่แยกได้หรือสภาพแวดล้อมที่มีความสมมาตรสูง.

การอ้างอิง

1. พจนานุกรมเคมีคูล (2017) คำจำกัดความของความเสื่อม ดึงมาจาก: chemicool.com
2. SparkNotes LLC (2018) อะตอมและวงโคจรปรมาณู ดึงมาจาก: sparknotes.com
3. เคมีบริสุทธิ์ ( N.d. ) การกำหนดค่าอิเล็กทรอนิกส์ กู้คืนจาก: es-puraquimica.weebly.com
4. Whitten, Davis, Peck & Stanley (2008) เคมี (8th ed.) CENGAGE การเรียนรู้.
5. Moreno R. Esparza (2009) หลักสูตรเคมีการประสานงาน: สาขาและวงโคจร [PDF] ดึงจาก: depa.fquim.unam.mx
6. ตัวสั่นและแอตกินส์ (2008) เคมีอนินทรีย์ (ฉบับที่สี่) Mc Graw Hill.