Küresel bir yörünge oluşturan elektronlara denir. Atomik yörüngeler

Elektronun durumunu tanımlayan dalga fonksiyonuna (7) denir. atomik yörünge(AO).

Kuantum sayıları. Kuantum mekaniğinde her AO üç kuantum numarasıyla tanımlanır.

Ana kuantum sayısı N. 1'den ∞'a kadar tam sayı değerleri alabilir. Ana kuantum sayısı şunları belirler:

enerji seviyesi numarası;

bulunan elektronların enerji aralığı bu seviye;

yörünge boyutları;

belirli bir enerji seviyesinin alt seviyelerinin sayısı (birinci seviye bir alt seviyeden oluşur, ikincisi ikiden, üçüncüsü üçten vb. oluşur);

Periyodik Element Tablosunda maksimum değer Baş kuantum sayısı periyot numarasına karşılık gelir.

Yörünge kuantum numarası ben.Elektronun yörüngesel açısal momentumunu (momentumunu) belirler, Kesin değer enerjisi ve yörüngelerin şekli. 0, 1, 2, 3, …, ( değerlerini alabilir N-1).

Atomik yörünge– bir atomda bir elektronun en olası varlığının bölgesini temsil eden tek elektronlu dalga fonksiyonunun ψ geometrik görüntüsü. Elektron bulma olasılığının belirli bir değere sahip olduğu (%90…99) uzay bölgesini sınırlar. Bazen bu bölgenin sınır yüzeyi bir yörünge olarak adlandırılır ve çizimlerde kural olarak bu bölgenin bir kesiti, koordinatların kökeninden geçen ve çizim düzleminde uzanan bir düzlem ile gösterilir. Atom çekirdeğinin merkezi orijine yerleştirilir. "Yörünge" kavramı, "yörünge" kavramından farklı olarak elektronun tam koordinatlarının bilinmesi anlamına gelmez. Yörünge kuantum sayısı atomik yörüngenin şeklini belirler. Şu tarihte: ben=0 bir küredir ve ben=1 – sekizinci cilt (dambıl), ile ben=2 – dört yapraklı rozet.

Baş kuantum sayısının her değeri şuna karşılık gelir: N yörünge kuantum sayısı değerleri ben(Tablo 1). Örneğin, eğer N=1 ise ben yalnızca bir değer alır ( ben=0), N=2 – iki değer: 0 ve 1, vb. Her sayısal değer ben belirli bir şeye karşılık gelir geometrik şekil Orbitaller ve bir harf ataması atanır. İsmin ilk dört harfi tarihsel köken ve karakterle ilgili spektral çizgiler. S, P, D, F– ilk harfler ingilizce kelimeler, spektral çizgileri adlandırmak için kullanılır: keskin (keskin), ana (ana), dağınık (yaygın), temel (ana). Diğer yörüngelerin isimleri aşağıda verilmiştir. alfabetik sıra: G, H, …

tablo 1

Ana ve yörünge kuantum sayılarının değerleri

Herhangi bir alt seviyenin tanımı iki kuantum numarasıyla belirlenir - ana (yazarken sayısal değer gösterilir) ve yörünge (yazarken harf ataması gösterilir; yörünge ()sayısal değer iki kuantum numarasıyla gösterilir - ana olanı). Örneğin enerji alt seviyesi N=2 ve ben=1, aşağıdaki gibi belirtilmelidir: 2p-alt düzey. Tüm yörüngeler aynı değerdedir ben aynısı var geometrik formül ve baş kuantum sayısının değerlerine bağlı olarak boyutları farklılık gösterir. Örneğin tüm yörüngeler ben=0 (S-orbitaller) küresel olarak simetriktir ve temel kuantum sayısının değerine bağlı olarak büyüklükleri farklılık gösterir. Değer ne kadar yüksek olursa N, yörüngelerin boyutu ne kadar büyük olursa.

Manyetik kuantum sayısı m l.Bir elektronun yörüngesel açısal momentumunun uzayda sabit bir yöne (örneğin eksene) izdüşümünün olası değerlerini belirler. z). Negatifi kabul eder ve pozitif değerler ben sıfır dahil. Toplam değer sayısı 2 ben+1:

Etkileşim manyetik kuantum sayısının değerine bağlıdır manyetik alan, harici bir manyetik alana sahip bir elektron tarafından yaratılmıştır. Dış manyetik alan yoksa atomdaki elektronun enerjisi bağımlı değildir. m l. Bu durumda elektronlar aynı değerler N Ve ben, burun Farklı anlamlar m l aynı enerjiye sahip. Eğer harici bir manyetik alan varsa, elektronların enerjileri farklı olur. m l değişir.

İÇİNDE Genel dava Manyetik kuantum sayısı, AO'nun uzaydaki yönelimini karakterize eder. dış güç. Manyetik kuantum sayısı yörüngenin yönünü belirler açısal momentum sabit bir yöne göre.

Toplam sayısı olası değerlerm l uzayda belirli bir alt seviyenin yörüngelerini düzenlemenin yollarının sayısına karşılık gelir; yani toplam sayısı bu alt seviyedeki yörüngeler (Tablo 2).

Tablo 2

Alt seviye başına yörünge sayısı

Yörünge kuantum numarası ben=0, manyetik kuantum sayısının tek değerine karşılık gelir m l=0. Bu değerler ben Ve m l her şeyi karakterize etmek S- Küre şeklinde olan yörüngeler. Bu durumda manyetik kuantum sayısı yalnızca bir değer aldığından, her s-alt düzeyi yalnızca bir yörüngeden oluşur. Herhangi birini düşünelim R-alt düzey. Şu tarihte: ben=1 yörüngeler dambıl şeklindedir (hacim sekizli), manyetik kuantum sayısı aşağıdaki değerler: m l= -1, 0, +1. Buradan, R-alt düzey, belirlenmiş oldukları koordinat eksenleri boyunca konumlanmış üç AO'dan oluşur; piksel, ey, p z buna göre (Şekil 1).

Pirinç. 1. S- ve p-atomik yörüngelerin uzaysal formu.

İçin D-alt seviye ben=2, m l= -2, -1, 0, +1, +2 (toplam 5 değer) ve herhangi biri D-alt düzey, uzayda belirli bir şekilde konumlandırılmış (Şekil 2) ve belirlenmiş beş atomik yörüngeden oluşur. sırasıyla.

Pirinç. 2. D-atomik yörüngelerin uzaysal formu.

Beşte dört D- yörüngeler, her biri iki dambıl tarafından oluşturulan dört loblu rozet şeklindedir, beşinci AO, ekvator düzleminde (-orbital) toruslu bir dambıldır ve eksen boyunca yerleştirilmiştir. z. Yörünge lobları x ve y eksenleri boyunca yerleştirilmiştir. Yörünge lobları karşılık gelen eksenler arasında simetrik olarak yerleştirilmiştir.

Dördüncü enerji seviyesi dört alt seviyeden oluşur: S, P, D Ve F. Bunlardan ilk üçü yukarıda anlatılanlara benzer, dördüncüsü ise F-alt düzey, uzaysal formu oldukça karmaşık olan yedi AO'dan oluşur ve bu bölüm dikkate alınmadı.

S. Goudsmit ve J. Uhlenbeck bazılarını açıklamak için ince efektler 1925 yılında hidrojen atomunun spektrumunda, elektronun kendi açısal momentumunun varlığını öne sürdüler. döndürmek. Spin, koordinatlar ve momentumlarla ifade edilemez; Klasik mekanik. Döndürme numarası S Elektron yalnızca bir değer alır, eşit Projeksiyon vektörü belirli bir yönde döndürme dış alan(örneğin, bir eksen üzerinde z) belirlendi spin kuantum sayısıHanım , iki değer alabilir: Hanım =

Belirli bir durumu karakterize etmek için “spin” kavramı tanıtıldı. kuantum özellikleri elektron. Spin bir tezahürdür göreceli etkiler mikroskobik düzeyde.

Elektronun dört serbestlik derecesi vardır. Spin kuantum sayısı yalnızca ayrık değerler alır: Böylece, bir atomdaki bir elektronun durumu, dört kuantum sayısından oluşan bir değerler kümesiyle belirlenir: N, ben, m l, Hanım.

Elektronik enerji seviyelerinin tanımı ve yapısı. Konuyu açıklığa kavuşturmak için kullanılan bazı terimleri tanımlayalım. fiziksel anlam Kuantum sayıları. Aynı yörünge kuantum sayısına sahip bir grup yörünge oluşur enerji alt seviyesi. Baş kuantum sayısı formlarının aynı değerine sahip tüm yörüngelerin kümesi enerji seviyesi.

Atomik elektronik seviyelerin yapısı iki şekilde gösterilebilir: elektronik formüller ve elektron kırınım diyagramları şeklinde. Elektronik formüller yazarken iki kuantum sayısı n ve l kullanılır: ilk seviye 1'dir S; ikinci – 2 S, 2P; üçüncü – 3 S, 3P, 3D; dördüncü – 4 S, 4P, 4D, 4F vesaire. (Tablo 3).

Tablo 3

Bir atomun elektronik enerji seviyelerinin yapısı

Elektronik seviyelerin yapısı üç kuantum sayısı kullanılarak daha ayrıntılı olarak açıklanmaktadır: N, ben, m l. Her JSC, geleneksel olarak, yanına bir seviye numarası ve bir alt seviye sembolünün yerleştirildiği kuantum hücreleri biçiminde tasvir edilir.

Yörüngeler, içinde bir elektronun bulunup bulunmadığına (işgal edilmiş yörüngeler) veya bulunmamasına (boş yörüngeler) bakılmaksızın mevcuttur. Hidrojenle başlayıp bugün elde edilen son elementle biten her elementin atomu, tam set tüm elektronik seviyelerdeki tüm yörüngeler. Elektronlarla dolmaları şu şekilde gerçekleşir: seri numarası yani çekirdeğin yükü.

S-Yörüngeler yukarıda gösterildiği gibi küresel bir şekle sahiptir ve dolayısıyla her üç boyutlu koordinat ekseni yönünde aynı elektron yoğunluğuna sahiptir:

Her atomun ilk elektronik seviyesinde yalnızca bir tane vardır. S- orbital. Ek olarak ikinci elektronik seviyeden başlayarak S-üç yörünge de ortaya çıkıyor R-orbitaller. Üç boyutlu sekiz şeklindedirler, en olası konumun alanı böyle görünür R-atom çekirdeği bölgesindeki elektron. Her biri R-yörünge, ismine uygun olarak karşılıklı üç dik eksenden biri boyunca bulunur R-orbitaller, karşılık gelen indeksi kullanarak, maksimum elektron yoğunluğunun bulunduğu ekseni gösterir:

İÇİNDE modern kimya Orbital, oluşum süreçlerini dikkate almamızı sağlayan tanımlayıcı bir kavramdır. Kimyasal bağlar ve kimyasal bağların oluşumuna katılan elektronların yörüngelerine odaklanırken özelliklerini analiz edin; değerlik elektronları genellikle bunlar son seviyedeki elektronlardır.

Başlangıç ​​durumundaki karbon atomunun ikinci (son) elektronik seviyede iki elektronu vardır. S-orbitaller (mavi ile işaretlenmiştir) ve ikide bir elektron R-orbitaller (kırmızıyla işaretlenmiş ve sarı), üçüncü yörünge – p z-boş:

Hibridizasyon.

Bir karbon atomunun doymuş bileşiklerin (çoklu bağ içermeyen) oluşumuna katılması durumunda, bir S- yörünge ve üç R-orbitaller birleşerek orijinal yörüngelerin melezleri olan yeni yörüngeler oluştururlar (bu sürece hibridizasyon denir). Hibrit yörüngelerin sayısı her zaman orijinal olanların sayısına eşittir. bu durumda, dört. Ortaya çıkan hibrit yörüngeler şekil olarak aynıdır ve dışa doğru asimetrik üç boyutlu sekiz rakamına benzemektedir:

Bütün yapı yazılı gibi görünüyor düzenli tetrahedron- birleştirilmiş bir prizma düzgün üçgenler. Bu durumda, hibrit yörüngeler böyle bir tetrahedronun eksenleri boyunca yerleştirilmiştir, herhangi iki eksen arasındaki açı 109°'dir. Karbonun dört değerlik elektronu bu hibrit yörüngelerde bulunur:

Basit kimyasal bağların oluşumunda yörüngelerin katılımı.

Dört özdeş yörüngede bulunan elektronların özellikleri eşdeğerdir, buna göre bu elektronların aynı türden atomlarla etkileşime girmesiyle oluşan kimyasal bağlar eşdeğer olacaktır.

Bir karbon atomunun dört hidrojen atomu ile etkileşimine, karbonun uzatılmış hibrit yörüngelerinin küresel hidrojen yörüngeleri ile karşılıklı örtüşmesi eşlik eder. Her yörünge bir elektron içerir ve örtüşmenin bir sonucu olarak her bir elektron çifti, birleşik moleküler yörünge boyunca hareket etmeye başlar.

Hibritleşme yalnızca bir atom içindeki yörüngelerin şeklinde bir değişikliğe yol açar ve iki atomun (hibrit veya sıradan) yörüngelerinin örtüşmesi, aralarında kimyasal bir bağ oluşmasına yol açar. Bu durumda ( santimetre. Aşağıdaki şekil) maksimum elektron yoğunluğu, iki atomu birleştiren çizgi boyunca bulunur. Böyle bir bağlantıya s bağlantısı denir.

İÇİNDE geleneksel yazım Ortaya çıkan metanın yapıları, örtüşen yörüngeler yerine bir değerlik çubuğu sembolü kullanır. Bir yapının üç boyutlu görüntüsü için, çizim düzleminden izleyiciye yönlendirilen değerlik, katı kama şeklinde bir çizgi biçiminde gösterilir ve çizim düzleminin ötesine uzanan değerlik, kesikli bir kama biçiminde gösterilir. şekilli çizgi:

Böylece metan molekülünün yapısı, karbonun hibrit yörüngelerinin geometrisi ile belirlenir:

Bir etan molekülünün oluşumu yukarıda gösterilen işleme benzer; aradaki fark, iki karbon atomunun hibrit yörüngeleri örtüştüğünde, SS eğitimi– bağlantılar:

Etan molekülünün geometrisi metana benzer, bağ açıları 109°'dir ve bu, karbon hibrid yörüngelerinin uzaysal düzenlemesiyle belirlenir:

Çoklu kimyasal bağların oluşumunda yörüngelerin katılımı.

Etilen molekülü de hibrit yörüngelerin katılımıyla oluşur, ancak yalnızca biri hibritleşmede rol oynar. S-yörünge ve sadece iki R-orbitaller ( piksel Ve RU), üçüncü yörünge – p z, eksen boyunca yönlendirilmiş z, melez oluşumuna katılmaz. İlk üç yörüngeden, aynı düzlemde bulunan ve üç ışınlı bir yıldız oluşturan üç hibrit yörünge ortaya çıkar, eksenler arasındaki açılar 120°'dir:

İki karbon atomu dört hidrojen atomuna bağlanır ve ayrıca birbirlerine bağlanarak bir C-C s bağı oluşturur:

İki yörünge p z Hibridizasyona katılmayanlar birbirleriyle örtüşür, geometrileri örtüşme çizgi boyunca oluşmayacak şekildedir SS bağlantıları ve onun üstünde ve altında. Sonuç olarak, bu bağın oluşumuna katılan iki elektronun (mavi ve kırmızı ile işaretlenmiş) bulunduğu, elektron yoğunluğunun arttığı iki bölge oluşur. Böylece uzayda ayrılmış iki bölgeden oluşan bir moleküler yörünge oluşur. Maksimum elektron yoğunluğunun iki atomu birleştiren çizginin dışında yer aldığı bağa p bağı denir:

Gösterimde ikinci değerlik özelliği çift ​​bağ Yüzyıllardır doymamış bileşikleri tasvir etmek için yaygın olarak kullanılan modern anlayış boyunca yer alan artan elektron yoğunluğuna sahip iki bölgenin varlığına işaret eder. farklı taraflar iletişim hatları S-S.

Etilen molekülünün yapısı hibrit yörüngelerin geometrisi, değerlik ile belirlenir. açı N-S-N– 120°:

Asetilenin oluşumu sırasında S-yörünge ve bir piksel-orbital (yörüngeler ey Ve p z, melez oluşumuna katılmazlar). Ortaya çıkan iki hibrit yörünge, eksen boyunca aynı çizgide bulunur. X:

Hibrit yörüngelerin birbirleriyle ve hidrojen atomlarının yörüngeleriyle örtüşmesi, basit bir değerlik çizgisiyle temsil edilen C-C ve C-H s-bağlarının oluşumuna yol açar:

Kalan iki çift yörünge ey Ve p zörtüşmek. Aşağıdaki şekilde, renkli oklar, tamamen uzaysal değerlendirmelerden yola çıkarak, aynı indekslere sahip yörüngelerin büyük olasılıkla örtüştüğünü göstermektedir. x-x Ve ah. Sonuç olarak, basit bir s-bağı C-C'yi çevreleyen iki p-bağı oluşur:

Sonuç olarak asetilen molekülü çubuk şeklinde bir şekle sahiptir:

Benzende moleküler omurga, birinden oluşan hibrit yörüngelere sahip karbon atomlarından oluşur. S- ve iki R-üç ışınlı yıldız şeklinde düzenlenmiş yörüngeler (etilen gibi), R-hibridizasyonda yer almayan yörüngeler yarı şeffaf olarak gösterilmiştir:

Boş yörüngeler, yani elektron içermeyenler () de kimyasal bağ oluşumuna katılabilir.

Yüksek seviyeli yörüngeler.

Dördüncü elektronik seviyeden itibaren atomların beş D-orbitaller, elektronlarla dolmaları şu noktada meydana gelir: geçiş elemanları skandiyumdan başlayarak. Dört D-orbitaller, bazen "yonca yaprakları" olarak adlandırılan üç boyutlu dörtgen şeklindedir, yalnızca uzayda yönelimleri farklıdır, beşinci D-orbital, bir halkaya vidalanmış üç boyutlu bir sekiz rakamıdır:

D-Orbitaller melezleşebilir S- Ve P- yörüngeler. Seçenekler D-orbitaller genellikle yapıyı analiz etmek için kullanılır ve spektral özellikler geçiş metali komplekslerinde.

Altıncı elektronik seviyeden itibaren atomların yedi F-orbitaller, elektronlarla doldurulmaları lantanit ve aktinit atomlarında meydana gelir. F-Yörüngeler oldukça karmaşık bir yapıya sahiptir; aşağıdaki şekil bu tür yedi yörüngeden üçünün şeklini göstermektedir. aynı şekil ve uzayda farklı şekillerde yönlendirilir:

F-Çeşitli bileşiklerin özelliklerini tartışırken yörüngeler çok nadiren kullanılır, çünkü üzerlerinde bulunan elektronlar pratik olarak kimyasal dönüşümlerde yer almaz.

Umutlar.

Sekizinci elektronik seviyede dokuz tane vardır G-orbitaller. Bu yörüngelerde elektron içeren elementler mevcut olmasa da sekizinci periyotta ortaya çıkmalı (Yedinci periyodun son elementi olan 118 numaralı elementin yakında çıkması bekleniyor) Periyodik tablo sentezi Dubna'daki Ortak Nükleer Araştırma Enstitüsü'nde gerçekleştirilmektedir).

Biçim G- Kuantum kimyası yöntemleriyle hesaplanan yörüngeler, yörüngelerinkinden bile daha karmaşıktır. F-orbitaller, elektronun en olası konumunun bulunduğu bölge bu durumda çok tuhaf görünüyor. Aşağıda gösterilen dış görünüş bu tür dokuz yörüngeden biri:

Modern kimyada atomik ve moleküler yörünge kavramları, bileşiklerin yapısını ve reaksiyon özelliklerini tanımlamada, ayrıca çeşitli moleküllerin spektrumlarını analiz etmede ve bazı durumlarda reaksiyonların meydana gelme olasılığını tahmin etmede yaygın olarak kullanılmaktadır.

Mihail Levitsky

Dalga fonksiyonu şu şekilde hesaplanır: dalga denklemi Schrödinger'in tek elektron yaklaşımı (Hartree - Fock yöntemi) çerçevesinde dalga fonksiyonu Bir atomun çekirdeği tarafından atomun diğer tüm elektronlarıyla oluşturulan kendi kendine tutarlı bir alanda bulunan bir elektron.

E. Schrödinger, bir atomdaki elektronu, yoğunluğu atomun karşılık gelen noktasındaki dalga fonksiyonunun değerinin karesiyle orantılı olan negatif yüklü bir bulut olarak değerlendirdi. Bu haliyle teorik kimyada elektron bulutu kavramı da kabul edildi.

Ancak fizikçilerin çoğu E. Schrödinger'in inançlarını paylaşmıyordu; elektronun "negatif yüklü bir bulut" olarak varlığına dair hiçbir kanıt yoktu. Max Born, dalga fonksiyonunun karesinin olasılıksal yorumunu doğruladı. 1950 yılında E. Schrödinger, “Nedir? temel parçacık? Ödül alan M. Born'un iddialarına katılmak zorundayım. Nobel Ödülü fizikte “İçin” ifadesiyle basit Araştırma bölgede Kuantum mekaniğiözellikle dalga fonksiyonunun istatistiksel yorumlanması için."

Kuantum sayıları ve yörünge isimlendirmesi

Farklı konumlardaki atomik yörüngeler için radyal olasılık yoğunluk dağılımı N Ve ben.

• Ana kuantum sayısı N birden başlayarak herhangi bir pozitif tam sayı değeri alabilir ( N= 1,2,3, … ∞) ve belirler toplam enerji belirli bir yörüngedeki elektron (enerji seviyesi):

• Yörünge kuantum sayısı (aynı zamanda azimut veya tamamlayıcı kuantum sayısı olarak da adlandırılır) elektronun açısal momentumunu belirler ve 0'dan 0'a kadar tam sayı değerleri alabilir. N - 1 (ben = 0,1, …, N-1). Açısal momentum ilişki tarafından verilir

Atomik yörüngelerin harf tanımları, spektral çizgilerin tanımından gelir. atom spektrumu: S (keskin) - atom spektrumunda keskin bir seri, P (müdür)- Ev, D (yaygın) - yaygın, F (esas) - esas.

• Manyetik kuantum sayısı m l Yörüngesel açısal momentumun manyetik alanın yönüne izdüşümünü belirler ve - aralığında tamsayı değerleri alabilir - benönce ben 0 dahil ( m l = -ben … 0 … ben):

Literatürde, yörüngeler kuantum sayılarının bir kombinasyonu ile gösterilir; temel kuantum sayısı bir sayıyla, yörünge kuantum sayısı karşılık gelen harfle (aşağıdaki tabloya bakın) ve manyetik kuantum sayısı izdüşümünü gösteren bir alt simge ifadesi ile gösterilir. Kartezyen eksenleri x, y, z üzerindeki yörünge, Örneğin 2p x, 3d xy, 4f z(x²-y²). Dış elektron kabuğunun yörüngeleri için, yani değerlik elektronlarının tanımlanması durumunda, yörünge gösterimindeki ana kuantum sayısı genellikle atlanır.

Geometrik gösterim

Bir atomik yörüngenin geometrik temsili - bir yüzeyle sınırlanan uzay bölgesi eşit yoğunluk(eşitlik yüzeyi) olasılık veya yük. Sınır yüzeyindeki olasılık yoğunluğu, çözülmekte olan soruna göre seçilir, ancak genellikle yüzeyde bir elektron bulma olasılığının ortadan kalkacağı şekilde seçilir. sınırlı alan 0,9-0,99 değerleri aralığında yatıyordu.

Elektron enerjisi belirlendiğinden Coulomb etkileşimi ve dolayısıyla çekirdeğe olan mesafe, ardından baş kuantum sayısı N yörüngenin boyutunu ayarlar.

Yörüngenin şekli ve simetrisi, yörünge kuantum sayılarıyla belirlenir. ben Ve M: S-orbitaller küresel olarak simetriktir, P, D Ve F-orbitallerde daha fazla var karmaşık şekil, dalga fonksiyonunun açısal kısımları - açısal fonksiyonlar tarafından belirlenir. Açısal fonksiyonlar Y lm (φ , θ) - yerel işlevler kuantum sayılarına bağlı olarak açısal momentumun karesi L² operatörü ben Ve M(bkz. Küresel fonksiyonlar), karmaşıktır ve şu şekilde tanımlanır: küresel koordinatlar(φ, θ) atomun merkez alanında bir elektron bulma olasılığının açısal bağımlılığı. Bu fonksiyonların doğrusal kombinasyonu, yörüngelerin Kartezyen koordinat eksenlerine göre konumunu belirler.

Y lm doğrusal kombinasyonları için aşağıdaki gösterimler kabul edilir:

Bazen dikkate alınan ek bir faktör geometrik gösterim, dalga fonksiyonunun (faz) işaretidir. Bu faktör, yörünge kuantum numarasına sahip yörüngeler için önemlidir. ben, sıfırdan farklı, yani sahip değil küresel simetri: Düğüm düzleminin karşıt taraflarında yer alan “yapraklarının” dalga fonksiyonunun işareti zıttır. Dalga fonksiyonunun işareti, moleküler yörünge yöntemi MO LCAO'da (atom yörüngelerinin doğrusal bir kombinasyonu olarak moleküler yörüngeler) dikkate alınır. Bugün bilim biliyor matematiksel denklemler, açıklayan geometrik şekiller, yörüngeleri temsil eder (elektron koordinatlarına ve zamana bağlı olarak). Bunlar denklemler harmonik titreşimler parçacıkların mevcut tüm serbestlik derecelerinde dönüşünü yansıtır - yörünge dönüşü, dönüş,... Yörüngelerin melezleşmesi, titreşimlerin girişimi olarak temsil edilir.

Orbitallerin elektronlarla doldurulması ve bir atomun elektronik konfigürasyonu

Her yörünge, spin kuantum sayısının değeri farklı olan ikiden fazla elektron içeremez S(geri). Bu yasak Pauli ilkesine göre belirlenir. Aynı seviyedeki yörüngeleri elektronlarla doldurma sırası (baş kuantum numarası aynı değere sahip yörüngeler) N), elektronların bir alt seviye içindeki yörüngeleri (baş kuantum numarasıyla aynı değerlere sahip yörüngeler) doldurma sırası olan Klechkovsky kuralı ile belirlenir. N ve yörünge kuantum sayısı ben) Hund Kuralı ile belirlenir.

Kısa giriş Bir atomdaki elektronların, temel ve yörünge kuantum sayıları dikkate alınarak, atomun çeşitli elektron kabukları üzerindeki dağılımı N Ve ben isminde

ORBİTAL

ORBİTAL TEMEL PARÇACIK FİZİĞİ'nde - ELEKTRONLARIN hareket edebildiği atom çekirdeğinin etrafındaki uzayın yüzeyi. Yemek yemek Büyük şans böyle bir yörüngede bir elektronun varlığı. Bir veya iki elektron içerebilir. Yörünge, atomun KUANTUM SAYISIna karşılık gelen bir şekle ve enerjiye sahiptir. Moleküllerde bağ elektronları tüm çekirdeklerin birleşik elektrik alanında hareket eder. Bu durumda atomik yörüngeler, karakteristik enerjiye sahip ve iki elektron içeren iki çekirdeği çevreleyen bölgeler olan moleküler yörüngelere dönüşür. Atomik yörüngelerden oluşan bu moleküler yörüngeler KİMYASAL BAĞLARI oluşturur.

Atomik yörüngeler, büyük olasılıkla elektron içeren bir atomun çekirdeği etrafındaki yüzeyi tanımlar. Bunlara "enerji bulutları" da denilebilir. Onların varlığı kimyasal bağları açıklıyor. Elektronlar atomik veya moleküler yapılar, enerji seviyelerinde sıraya giriyor. Birinci seviye yalnızca tek tip elektronla karakterize edilir: atomun x, y ve z eksenlerine göre gösterilen bir s-orbitaline (A) sahiptir. En yüksek miktar bunun üzerinde olabilecek elektronlar enerji seviyesi, ikiye eşittir. İkinci tip elektronlar için yörünge, çekirdeğe göre simetrik olarak yerleştirilmiş iki bağlantılı küre şeklindedir. Böyle bir yörüngeye p-orbital (B) V atomu adı verilir ve bu tür üç yörünge birbirine dik açılarda bulunur (1,2, 3). Düzenli küresel şekillere sahip yörüngeler geleneksel olarak armut biçimli bulutlar olarak adlandırılır. resmin netliği. Ek olarak, her biri iki dik eksen üzerinde dört armut biçimli lobdan oluşan, G çekirdeğinde kesişen, iki p-orbitalin birleşimi olan beş d-orbital (C-G) vardır.

Bilimsel ve teknik ansiklopedik sözlük.

Diğer sözlüklerde "ORBİTAL" in ne olduğuna bakın:

Orbital: Atomik yörünge. Moleküler yörünge. İlgili makalelere bağlantılar içeren bir kelimenin veya ifadenin anlamlarının listesi. Eğer buraya... Vikipedi'den geldiyseniz

orbital- nüklid alanında bulunan bir elektronun dalga fonksiyonlarının tam seti ve aynı nüklidlerle etkileşime giren diğer tüm elektronların ortalama alanıdır. Atomik yörünge, bir atomdaki elektronun izin verilen durumudur, geometrik bir görüntüdür... ... Kimyasal terimler

Bir atomik veya moleküler çekirdek alanında bulunan bir elektronun dalga fonksiyonu anlamına gelen, bir elektronun uzaysal değişkenlerinin bir fonksiyonu. Böyle bir fonksiyon spin elektronunu hesaba katarsa ​​buna denir. spin O. Daha fazla ayrıntı için bkz. Moleküler yörünge... ... Fiziksel ansiklopedi

orbital- yörünge. fiziksel Bir veya daha fazla alanın alanında bulunan bir elektronun atomik ve moleküler dalga fonksiyonları atom çekirdeği ve söz konusu atom veya molekülün diğer tüm elektronlarının ortalama alanında. NES2000… Tarihsel Sözlük Rus dilinin Galyacılığı

- (Latince yörünge yolundan, izden), bir atom, molekül vb. içindeki bir elektronun durumunu tanımlayan dalga fonksiyonu. kuantum sistemi. Genel durumda kuantum kimyası. O. terimi, birin x, y, z değişkenlerine bağlı olan herhangi bir fonksiyon için kullanılır... ... Kimyasal ansiklopedi

orbital- yörüngesel durum T sritis chemija apibrėžtis Banginė funkcija, apibūdinanti elektrono judėjimą atome arba molekulėje; erdvė, kurioje elektrono buvimas labiausiai tikėtinas. atitikmenys: ingilizce. yörünge rus. orbital... Chemijos terminų aiškinamasis žodynas

orbital- Orbitalė statusas T sritis fizika atitikmenys: engl. yörünge vok. Orbital, n rusya. yörüngesel, f pranc. yörünge, f … Fizikos terminų žodynas

orbital- yörünge al ve... Rusça yazım sözlüğü

orbital- İle. Yörünge buencha bashkaryl torgan. Orbit buencha hərəkət itə torgan yaki shunyn ԩchen bilgeləngən… Tatarca telen anlatarak suzlege

orbital- Etkili atomik veya moleküler çekirdek alanındaki bireysel bir elektronun dalga fonksiyonunun anlamını taşıyan bir elektronun uzamsal değişkenlerinin bir fonksiyonu ... Politeknik terminolojik açıklayıcı sözlük

Kitabın

• Tablolar seti. Kimya. Maddenin yapısı (10 tablo), . 10 sayfalık eğitici albüm. Atomun yapısı. Elektron yörüngesi. Bazı elementlerin atom modelleri. Kristaller. Kimyasal bağ. Değerlik. Paslanma durumu. İzometrik. Homoloji. Sanat...

Atomik yörünge- belirli bir atom için Schrödinger denkleminin çözülmesiyle elde edilen tek elektronlu dalga fonksiyonu; şu şekilde verilir: temel n, yörünge l ve manyetik m - kuantum sayıları. Bir hidrojen atomunun tek elektronu, çekirdeğin etrafında küresel bir yörünge oluşturur; gevşek bir şekilde sarılmış yumuşak yün topu veya pamuk topu gibi küresel bir elektron bulutu.

Bilim insanları küresel atom yörüngesini adlandırmayı kabul etti yörünge. En kararlı olanıdır ve çekirdeğe oldukça yakın konumdadır. Bir atomdaki elektronun enerjisi ne kadar büyük olursa, o kadar hızlı döner, ikamet alanı o kadar uzar ve sonunda dambıl şekline dönüşür. p-orbital:

Yörünge hibridizasyonu- çok atomlu bir molekülün merkez atomunun farklı (s, p, d, f) yörüngelerini, özellikleri bakımından eşdeğer olan özdeş yörüngelerin görünümüyle karıştırmanın varsayımsal bir süreci.

5.Karbon atomunun tetrahedral modeli. Butlerov'un yapı teorisi

Organik maddelerin kimyasal yapısının teorisi 1861'de A. M. Butlerov tarafından formüle edildi.

Temel hükümler yapı teorisi aşağıdakilere özetleyebiliriz:

1) Moleküllerde atomlar değerliklerine göre belirli bir sırayla birbirine bağlanır. Atomların bağlanma sırasına kimyasal yapı denir;

2) bir maddenin özellikleri yalnızca molekülünde hangi atomların ve hangi miktarda bulunduğuna değil, aynı zamanda bunların birbirlerine bağlanma sırasına, yani molekülün kimyasal yapısına da bağlıdır;

3) Bir molekülü oluşturan atomlar veya atom grupları birbirlerini karşılıklı olarak etkiler.

Hakkında temel fikirler kimyasal yapı Butlerov tarafından ortaya konan, organik bir moleküldeki atomların uzaysal düzeni fikrini geliştiren Van't Hoff ve Le Bel (1874) tarafından desteklenmiştir. in-va ve moleküllerin uzaysal konfigürasyonu ve konformasyonu sorununu gündeme getirdi. Van't Hoff'un çalışması organizasyon yönünün başlangıcını işaret ediyordu. Kimya - stereokimya - uzaysal yapının incelenmesi Van't Hoff, karbon atomunun tetrahedral modelini önerdi - metandaki karbondaki atomun dört değeri, merkezinde bulunan tetrahedronun dört köşesine yönlendirildi. bir karbon atomu ve köşelerde hidrojen atomları vardır.

Doymamış karboksilik asitler

Kimyasal özellikler.
Doymamışın kimyasal özellikleri karboksilik asitler hem karboksil grubunun özellikleri hem de çift bağın özellikleri nedeniyle. Karboksil grubuna yakın konumda bulunan çift bağa sahip asitlerin (alfa, beta-doymamış asitler) belirli özellikleri vardır. Bu asitlerde hidrojen halojenürlerin eklenmesi ve hidrasyon Markovnikov kuralına aykırıdır:

CH2 =CH-COOH + HBr -> CH2Br-CH2-COOH

Dikkatli oksidasyonla dihidroksi asitler oluşur:

CH2 =CH-COOH + [O] + H20 -> HO-CH2-CH(OH)-COOH

Güçlü oksidasyon sırasında çift bağ kırılır ve farklı ürünlerden oluşan bir karışım oluşur ve buradan çift bağın konumu belirlenebilir. Oleik asit C 17 H 33 COOH en önemli yüksek asitlerden biridir doymamış asitler. Soğukta sertleşen renksiz bir sıvıdır. O yapısal formül: CH3-(CH2)7-CH=CH-(CH2)7-COOH.

Karboksilik asit türevleri

Karboksilik asit türevleri- bunlar hangi bağlantılardır Hidroksil grubu karboksilik asitin yerini başka bir fonksiyonel grup alır.

Eterler - organik madde sahip olmak formül R-O-R", burada R ve R" hidrokarbon radikalleridir. Ancak böyle bir grubun başka grupların parçası olabileceği de dikkate alınmalıdır. fonksiyonel gruplar eter olmayan bileşikler

Esterler(veya esterler) - R k E(=O) l (OH) m genel formülüne sahip oksoasitlerin türevleri (hem karboksilik hem de inorganik), burada l ≠ 0, resmi olarak hidroksillerin -OH asit fonksiyonunun hidrojen atomlarının değiştirilmesinin ürünleridir. bir hidrokarbon kalıntısı (alifatik, alkenil, aromatik veya heteroaromatik); alkollerin asil türevleri olarak da kabul edilirler. IUPAC terminolojisinde esterler ayrıca alkollerin kalkojenit analoglarının (tioller, selenoller ve tellurenler) asil türevlerini de içerir.

Farklı eterler(eterler), iki hidrokarbon radikalinin bir oksijen atomu (R1-O-R2) ile bağlandığı

Amidler- oksoasit türevleri (hem karboksilik hem de mineral) R k E(=O) l (OH) m, (l ≠ 0), resmi olarak asit fonksiyonunun hidroksil gruplarının -OH'sinin bir amino grubuyla (ikame edilmemiş) ikamesinin ürünleridir ve ikame edilmiş); aminlerin asil türevleri olarak da kabul edilirler. Azot atomunda bir, iki veya üç asil ikame edicisi bulunan bileşiklere birincil, ikincil ve üçüncül amidler; ayrıca imidler de denir.

Karboksilik asitlerin amidleri - karboksamidler RCO-NR1R2 (burada R1 ve R2 hidrojen, asil veya alkil, aril veya başkadır) hidrokarbon radikali) genellikle amidler olarak adlandırılır; diğer asitler söz konusu olduğunda, IUPAC tavsiyelerine uygun olarak, bir amid adlandırılırken asidik kalıntının adı bir önek olarak belirtilir, örneğin sülfonik asitlerin amidleri RS(=O2NH2) sülfonamidler denir.

Karboksilik asit klorür(asil klorür), karboksil grubu -COOH'deki hidroksil grubu -OH'nin bir klor atomu ile değiştirildiği bir karboksilik asit türevidir. Genel formül R-COCl'dir. Gattermann-Koch reaksiyonunda CO ve HCl karışımı formik asit klorür gibi davransa da, R=H (formil klorür) olan ilk temsilci mevcut değildir.

Fiş

R-COOH + SOCl2 → R-COCl + SO2 + HCl

nitriller- organik bileşikler Genel formül R-C≡N, hidrosiyanik asit HC≡N'nin resmi olarak C-ikameli türevleri

kapron(poli-ε-kaproamid, naylon-6, poliamid 6) - kaprolaktamın polikondensasyon ürünü olan petrolden elde edilen sentetik poliamid elyaf

[-HN(CH2)5CO-] n

Endüstride bir türevin polimerizasyonuyla elde edilir.

Naylon(İngilizce) naylon), esas olarak elyaf üretiminde kullanılan bir sentetik poliamid ailesidir.

En yaygın iki naylon türü poliheksametilen adipinamiddir ( anid(SSCB/Rusya), naylon 66 (ABD)), genellikle uygun naylon olarak adlandırılır ve poli-ε-kaproamid ( naylon(SSCB/Rusya), naylon 6 (ABD)). Diğer türler de bilinmektedir, örneğin poli-ω-enanthoamide ( enant(SSCB/Rusya), naylon 7 (ABD)) ve poli-ω-undekanamid ( undekan(SSCB/Rusya), naylon 11 (ABD), Rilsan (Fransa, İtalya)

Anit elyaf formülü: [-HN(CH2)6NHOC(CH2)4CO-]n. Anit, adipik asit ve heksametilendiaminin polikondensasyonuyla sentezlenir. Maksimum polimer elde etmek için gereken reaktanların 1:1 stokiyometrik oranını sağlamak moleküler ağırlık adipik asit ve heksametilendiaminin bir tuzu kullanılır ( AG tuzu):

R = (CH2)4, R" = (CH2)6

Naylon (naylon-6) fiber formülü: [-HN(CH2)5CO-] n. Kaprolaktamdan kapronun sentezi, "halka açma - ekleme" mekanizması kullanılarak kaprolaktamın hidrolitik polimerizasyonu ile gerçekleştirilir:

Plastik ürünler, sıvı naylonun daha büyük basınç altında bir kalıba enjekte edilmesi ve böylece malzemenin daha fazla yoğunluğunun elde edilmesi yoluyla sert naylon - ekolondan yapılabilir.

sınıflandırma

KETO ASİTLER- molekülleri karboksil (COOH-) ve karbonil (-CO-) grupları içeren organik maddeler; önemli performans gösteren birçok bileşiğin öncüsü olarak görev yapar. biyolojik fonksiyonlar organizmada. Bazı kişilerde ortaya çıkan önemli metabolik bozukluklar patolojik durumlar insan vücudundaki belirli keto asitlerin konsantrasyonunda bir artış eşlik eder

keto enol totomerizmi

Alfa ve Beta keto asitleri elde etme yöntemleri

α-Keto asitler, α-hidroksi asitlerin oksidasyonu ile elde edilir.

β-Ketoasitler kararsızlıkları nedeniyle esterler Claisen yoğunlaşması.

İÇİNDE organik Kimya“Oksidasyon reaksiyonu” terimi, bunun organik bileşik ve çoğu durumda oksitleyici madde inorganik bir reaktiftir.

Alkenler

KMnO 4 ve H 2 O (nötr ortam)

3СH2=CH2 + 2KMnO4 + 4H20 = 3C2H4(OH)2 + 2MnO2 + 2KOH - tam denklem

(asidik ortam)

çift ​​bağ bozulur:

R-СH2 =CH2-R + [O] → 2R-COOH - şematik denklem

Alkilarenler

Eithlbenzen-alkilaren

Ketonlar

Ketonlar oksitleyici maddelere karşı çok dirençlidir ve ısıtıldıklarında yalnızca güçlü oksitleyici maddeler tarafından oksitlenir. Oksidasyon işlemi sırasında kopma meydana gelir C-C bağlantıları karbonil grubunun her iki tarafında ve genel olarak dört karboksilik asidin bir karışımı elde edilir:

Bir ketonun oksidasyonundan önce hem alkali hem de asidik ortamlarda meydana gelebilen enolizasyon gerçekleşir:

Şarap asidi(dihidroksisüksinik asit, tartarik asit, 2, 3-dihidroksibütandioik asit) HOOC-CH(OH)-CH(OH)-COOH, bir dibazik hidroksi asittir. Tartarik asitin tuzlarına ve anyonlarına tartratlar denir.

Tartarik asidin üç stereoizomerik formu bilinmektedir: D-(-)-enantiyomer (sol üst), L-(+)-enantiyomer (sağ üst) ve mezo-form (mezotartarik asit):

Diastereomerler- olmayan stereoizomerler ayna yansımaları birbirine göre . Diastereomerizm, bir bileşik birden fazla stereomerkeze sahip olduğunda ortaya çıkar. İki stereoizomer, karşılık gelen tüm stereomerkezlerin zıt konfigürasyonlarına sahipse, bunlar enantiyomerlerdir.

©2015-2019 sitesi
Tüm hakları yazarlarına aittir. Bu site yazarlık iddiasında bulunmaz, ancak ücretsiz kullanım sağlar.
Sayfa oluşturulma tarihi: 2017-07-13