타락한 궤도는 같은 에너지 수준에있는 사람들이다. 이 정의에 따르면 동일한 주 양자 수 n을 가져야합니다. 따라서 2s 및 2p 궤도는 에너지 수준 2에 속하기 때문에 퇴화됩니다. 그러나 각파와 방사형 파동 기능이 다른 것으로 알려져 있습니다.
n 값이 증가함에 따라 전자는 d 및 f 궤도와 같은 다른 에너지 하위 수준을 차지하기 시작합니다. 이 궤도는 각각 고유의 특성을 가지고 있으며, 언뜻보기에는 각 모양으로 볼 수 있습니다. 이들은 구형 (s), 덤벨 (p), 클로버 잎 (d) 및 구형 (f) 수치입니다.
출처 : Gabriel Bolívar
그들 사이에는 동일한 수준 n에 속하더라도 에너지 차이가 있습니다.
예를 들어, 위의 이미지는 짝을 이루지 않은 전자 (비정상적인 경우)가 궤도를 차지하는 에너지 체계를 보여줍니다. 가장 안정적인 것 (가장 낮은 에너지를 가진 것)은 ns 궤도 (1s, 2s, …)이고, nf가 가장 불안정한 것 (가장 높은 에너지를 가진 것)임을 알 수 있습니다.
고립 된 원자의 오비탈 퇴화
n 값이 같은 축퇴 궤도는 에너지 계획에서 동일한 선에 있습니다. 이러한 이유로 p 궤도를 상징하는 세 개의 빨간색 줄무늬가 같은 선에 있습니다. 보라색과 노란색 줄무늬도 같은 방식으로합니다.
이미지의 다이어그램은 Hund의 규칙을 위반합니다. 고 에너지 궤도는 저에너지 궤도에서 먼저 쌍을 이루지 않고 전자로 채워집니다. 전자가 짝을 이루면 궤도는 에너지를 잃고 다른 궤도의 짝을 이루지 않은 전자에 더 큰 정전기 반발을 발휘합니다.
그러나 이러한 효과는 많은 에너지 다이어그램에서 고려되지 않습니다. 그렇다면 d 궤도를 완전히 채우지 않고 Hund의 규칙에 순종하면 퇴화가 중단되는 것을 볼 수 있습니다.
앞서 언급했듯이 각 궤도에는 고유 한 특성이 있습니다. 전자 구성을 가진 고립 된 원자는이를 수용하기 위해 정확한 수의 궤도로 배열 된 전자를 가지고 있습니다. 에너지가 동일한 것만이 퇴화되는 것으로 간주 될 수 있습니다.
궤도 p
이미지의 축퇴 p 궤도에 대한 세 개의 빨간색 줄무늬는 p x , p 및 p z 모두 동일한 에너지를 가짐을 나타냅니다 . 각각 4 개의 양자 수 (n, l, ml, ms)로 설명되는 짝을 이루지 않은 전자가 있으며 처음 세 개는 궤도를 설명합니다.
이들 사이의 유일한 차이점은 P의 경로 당기는 자기 모멘트 ㎖,로 표시되는 X를 는 x 축 상에 P (Y) 는 Y 축 및 P의 Z 는 Z 축. 세 가지 모두 동일하지만 공간 방향 만 다릅니다. 이러한 이유로 그들은 항상 에너지로 정렬되어, 즉 퇴화됩니다.
이들이 동일하기 때문에 분리 된 질소 원자 (구성 1s 2 2s 2 2p 3 )는 3 개의 p 궤도가 퇴화되도록 유지해야합니다. 그러나 분자 또는 화합물 내의 N 원자를 고려하면 에너지 시나리오가 갑자기 바뀝니다.
왜? p x , p 및 p z 는 에너지가 같지만 화학적 환경이 다르면 각각 다를 수 있기 때문입니다. 즉, 그들이 다른 원자에 결합하면.
궤도 d
d 궤도를 나타내는 다섯 개의 보라색 줄무늬가 있습니다. 고립 된 원자에서 전자가 쌍을 이루더라도이 5 개의 궤도는 축퇴 된 것으로 간주됩니다. 그러나 p 궤도와 달리 이번에는 각 모양에 현저한 차이가 있습니다.
따라서 전자는 궤도마다 다른 방향으로 우주를 이동합니다. 이것은 결정 장의 이론에 따르면, 최소한의 교란이 궤도의 에너지적인 배가를 일으킨다. 즉, 다섯 개의 보라색 줄무늬가 분리되어 그들 사이에 에너지 갭이 남습니다.
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상단 궤도는 무엇이며 하단 궤도는 무엇입니까? 위의 것들은 e g , 그리고 t 2g 이하의 것 입니다. 모든 보라색 줄무늬가 이제 두 개의 전자의 집합 정렬, 그리고 얼마나 초기에 주 g의 궤도 삼t의 다른 세트보다 더 많은 에너지 2g 궤도가 형성되었다 .
이 이론을 통해 전이 금속 (Cr, Mn, Fe 등)의 화합물에서 관찰되는 많은 색상의 원인이되는 dd 전이를 설명 할 수 있습니다. 그리고 왜이 전자 방해가 발생합니까? 리간드라고 불리는 다른 분자와 금속 중심의 배위 상호 작용.
궤도 f
그리고 f 궤도, 펠트 노란색 줄무늬를 사용하면 상황이 더욱 복잡해집니다. 그들의 공간 방향은 그들 사이에 크게 다르며 링크의 시각화가 너무 복잡해집니다.
사실, f 오비탈은 내부적으로 피복되어있어 결합 형성에 "상당히 참여"하지 않는 것으로 간주됩니다.
f 궤도를 갖는 고립 된 원자가 다른 원자와 자신을 둘러 쌀 때 상호 작용이 시작되고 전개가 발생합니다 (변성 손실).
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이제 노란색 줄무늬는 t 1g , t 2g 및 a 1g의 세 세트를 형성 하며 더 이상 퇴화되지 않습니다.
하이브리드 궤도 퇴화
궤도가 펼쳐져 퇴화를 잃을 수 있음이 확인되었습니다. 그러나 이것이 전자 전이를 설명하는 반면, 분자 기하학이 다른 방법과 이유를 설명하는 데는 미약합니다. 이것이 하이브리드 궤도가 들어오는 곳입니다.
주요 특징은 무엇입니까? 타락했다는 것. 따라서 그들은 s, p, d 및 f 오비탈의 문자가 혼합되어 퇴화 된 하이브리드를 시작합니다.
예를 들어 3 개의 p 궤도가 1 개의 s와 혼합되어 4 개의 sp 3 궤도를 제공 합니다. 모든 sp 3 궤도 는 퇴화되므로 동일한 에너지를 갖습니다.
또한 2 개의 d 궤도가 4 개의 sp 3 와 혼합 되면 6 개의 sp 3 d 2 궤도를 얻을 수 있습니다.
그리고 그들은 분자 기하학을 어떻게 설명합니까? 동일한 에너지를 가진 6 개가 있으므로 동일한 화학적 환경을 생성하기 위해 공간에서 대칭으로 배향되어야합니다 (예 : MF 6 화합물 ).
그렇게 할 때, 중심 (M) 주변의 팔면체 기하학과 동일한 배위 팔면체가 형성됩니다.
그러나 기하학은 종종 왜곡되어 하이브리드 궤도도 실제로 완전히 퇴화되지는 않습니다. 따라서 결론적으로 축퇴 궤도는 고립 된 원자 또는 고도로 대칭적인 환경에서만 존재합니다.
참고 문헌
- Chemicool 사전. (2017). Degenerate의 정의. 출처 : chemicool.com
- SparkNotes LLC. (2018). 원자와 원자 궤도. 출처 : sparknotes.com
- 순수한 화학. (sf). 전자 구성. 출처 : es-puraquimica.weebly.com
- Whitten, Davis, Peck & Stanley. (2008). 화학. (8 판). CENGAGE 학습.
- 모레노 R. 에스파 르자. (2009). 조정 화학 과정 : 필드 및 궤도. . 출처 : depa.fquim.unam.mx
- Shiver & Atkins. (2008). 무기 화학. (제 4 판). Mc Graw Hill.