Apa itu orbital yang merosot?

itu orbital yang merosot mereka semua adalah mereka yang berada pada tingkat energi yang sama. Menurut definisi ini, mereka harus memiliki nomor kuantum utama yang sama n. Dengan demikian, orbital 2s dan 2p berdegenerasi, karena mereka termasuk dalam level energi 2. Namun, diketahui bahwa fungsi gelombang angular dan radial mereka berbeda..

Sebagai nilai n, elektron mulai menempati sub-level energi lainnya, seperti orbital d dan f. Masing-masing orbital ini memiliki karakteristiknya sendiri, yang sekilas diamati dalam bentuk sudutnya; ini adalah bola (s), angka (hal), trefoil (d) dan angka bulat (f).

Di antara mereka, ada perbedaan energi, bahkan milik level yang sama n.

Sebagai contoh, gambar atas menunjukkan skema energi dengan orbital yang ditempati oleh elektron tidak berpasangan (case abnormal). Dapat dilihat bahwa dari semua yang paling stabil (energi terendah) adalah orbital ns (1s, 2s, ...), sedangkan nf yang paling tidak stabil (energi tertinggi).

Indeks

• 1 Turunkan orbital atom yang terisolasi
  • 1.1 Orbit hal
  • 1.2 Orbit
  • 1.3 Orbit
• 2 orbital hibrid yang merosot
• 3 Referensi

Orbital yang merosot dari atom yang terisolasi

Orbital yang terdegenerasi, dengan nilai yang sama n, mereka berada di jalur yang sama dalam skema energi. Karena alasan ini, tiga garis merah yang melambangkan orbital p terletak di garis yang sama; seperti garis-garis ungu dan kuning.

Skema gambar melanggar aturan Hund: orbital berenergi lebih tinggi diisi dengan elektron tanpa terlebih dahulu memasangkannya dengan orbital energi lebih rendah. Ketika pasangan elektron, orbital kehilangan energi, dan memberikan tolakan elektrostatik yang lebih besar pada elektron tidak berpasangan dari orbital lain.

Namun, efek seperti itu tidak dipertimbangkan dalam banyak diagram energi. Jika demikian, dan mematuhi aturan Hund tanpa sepenuhnya mengisi orbital d, akan terlihat bahwa mereka berhenti berdegenerasi..

Sebagaimana dinyatakan di atas, setiap orbital memiliki karakteristiknya sendiri. Atom yang terisolasi, dengan konfigurasi elektroniknya, memiliki elektron-elektronnya yang diatur dalam jumlah orbital yang tepat yang memungkinkan mereka untuk ditempatkan. Hanya mereka yang setara energi yang dapat dianggap merosot.

Orbit hal

Tiga garis merah untuk orbital p terdegenerasi dalam gambar menunjukkan bahwa keduanya_x, hal_dan dan hal_z Mereka memiliki energi yang sama. Ada elektron tidak berpasangan di masing-masing, dijelaskan oleh empat bilangan kuantum (n, l, ml dan ms), sedangkan tiga yang pertama menggambarkan orbital.

Satu-satunya perbedaan di antara mereka dilambangkan dengan momen magnetik ml, yang menarik lintasan p_x pada sumbu x, hal_dan pada sumbu y, dan hal_z pada sumbu z. Ketiganya sama, tetapi hanya berbeda dalam orientasi spasial mereka. Karena alasan ini mereka selalu ditarik sejajar dalam energi, yaitu, merosot.

Karena keduanya sama, sebuah atom diisolasi dari nitrogen (dengan konfigurasi 1s)²2s²2p³) harus mempertahankan degenerasi ketiga orbitalnya p. Namun, skenario energi berubah tiba-tiba jika seseorang menganggap atom N dalam molekul atau senyawa kimia.

Mengapa Karena meskipun p_x, hal_dan dan hal_z mereka sama dalam energi, ini dapat bervariasi di masing-masing jika mereka memiliki lingkungan kimia yang berbeda; yaitu, jika mereka terkait dengan atom yang berbeda.

Orbit

Ada lima garis ungu yang menunjukkan orbital d. Dalam atom yang terisolasi, bahkan jika mereka memiliki pasangan elektron, kelima orbital ini dianggap mengalami degenerasi. Namun, tidak seperti orbital p, kali ini ada perbedaan yang nyata dalam bentuk sudutnya.

Oleh karena itu, elektron mereka menempuh arah dalam ruang yang bervariasi dari satu orbital ke yang lain. Ini menyebabkan, menurut teori medan kristal, bahwa gangguan minimum menyebabkan a pemisahan energi dari orbital; yaitu, lima strip ungu dipisahkan meninggalkan celah energi di antara mereka:

Apa saja orbital di atas dan yang di bawah? Mereka yang di atas dilambangkan sebagai e_g, dan yang di bawah t_2g. Perhatikan bagaimana awalnya semua garis ungu sejajar, dan sekarang satu set dua orbital terbentuk e_g lebih banyak energi daripada tiga orbital lainnya t_2g.

Teori ini memungkinkan kita untuk menjelaskan transisi d-d, dimana banyak warna yang diamati dalam senyawa logam transisi (Cr, Mn, Fe, dll.) Dikaitkan. Dan mengapa ini gangguan elektronik? Untuk koordinasi interaksi pusat logam dengan molekul lain disebut ligan.

Orbit

Dan dengan orbital f, mereka merasakan garis-garis kuning, situasinya menjadi semakin rumit. Arah spasial mereka sangat bervariasi di antara mereka, dan visualisasi tautan mereka menjadi terlalu rumit.

Faktanya, orbital f dianggap sangat internal sehingga tidak "berpartisipasi secara berarti" dalam pembentukan ikatan.

Ketika atom yang terisolasi dengan orbital f dikelilingi oleh atom-atom lain, interaksi dimulai dan berlangsung terjadi (hilangnya degenerasi):

Perhatikan bahwa sekarang garis kuning membentuk tiga set: t_1g, t_2g dan a_1g, dan itu tidak lagi merosot.

Orbital hibrid yang merosot

Telah terlihat bahwa orbital dapat membuka dan kehilangan degenerasi. Namun, meskipun ini menjelaskan transisi elektronik, artinya tidak ada dalam klarifikasi tentang bagaimana dan mengapa ada geometri molekul yang berbeda. Di sinilah orbital hibrid masuk.

Apa karakteristik utamanya? Bahwa mereka merosot. Dengan demikian, mereka muncul dari campuran karakter orbital s, p, d dan f, untuk berasal hibrida yang terdegenerasi.

Sebagai contoh, tiga orbital p dicampur dengan satu s untuk menghasilkan empat orbital sp³. Semua orbital sp³ mereka merosot, dan karenanya memiliki energi yang sama.

Jika tambahan dua orbital d dicampur dengan empat sp³, Anda akan mendapatkan enam orbital sp³d².

Dan bagaimana mereka menjelaskan geometri molekuler? Karena mereka berenam, dengan energi yang sama, maka mereka harus berorientasi simetris di ruang untuk menghasilkan lingkungan kimia yang sama (misalnya, dalam senyawa MF).₆).

Ketika mereka melakukannya, octahedron koordinasi terbentuk, yang sama dengan geometri oktahedral di sekitar pusat (M).

Namun, geometri cenderung memiliki distorsi, yang berarti bahkan tidak ada orbital hibrid yang sepenuhnya terdegenerasi. Oleh karena itu, sebagai kesimpulan, orbital yang terdegenerasi hanya ada di atom yang terisolasi atau lingkungan yang sangat simetris.

Referensi

1. Kamus Chemicool. (2017). Definisi degenerasi Diperoleh dari: chemicool.com
2. SparkNotes LLC. (2018). Atom dan Orbit Atom. Diperoleh dari: sparknotes.com
3. Kimia Murni (s.f.). Konfigurasi Elektronik. Dipulihkan dari: es-puraquimica.weebly.com
4. Whitten, Davis, Peck & Stanley. (2008). Kimia (Edisi ke-8). CENGAGE Learning.
5. Moreno R. Esparza. (2009). Kursus kimia koordinasi: Bidang dan orbital. [PDF] Diperoleh dari: depa.fquim.unam.mx
6. Menggigil & Atkins. (2008). Kimia anorganik (Edisi keempat). Mc Graw Hill.