Atomorbital- und Hybridorbital
Atomorbital vs. Hybridorbital
Die Bindung in Molekülen wurde neu verstanden mit die neuen Theorien von Schrödinger, Heisenberg und Paul Diarc. Die Quantenmechanik kam mit ihren Befunden ins Bild. Sie fanden heraus, dass ein Elektron sowohl Partikel- als auch Welleneigenschaften besitzt. Damit entwickelte Schrodinger Gleichungen, um die Wellennatur eines Elektrons zu finden und entwickelte die Wellengleichung und die Wellenfunktion. Die Wellenfunktion (Ψ) entspricht verschiedenen Zuständen für das Elektron.
Atomorbital
Max Born weist auf eine physikalische Bedeutung für das Quadrat der Wellenfunktion hin (Ψ 2 ) nach Schrödingers Theorie. Laut Born drückt Ψ 2 die Wahrscheinlichkeit aus, an einem bestimmten Ort ein Elektron zu finden. Wenn also Ψ 2 ein größerer Wert ist, ist die Wahrscheinlichkeit, das Elektron in diesem Raum zu finden, höher. Daher ist die Elektronwahrscheinlichkeitsdichte im Raum groß. Im Gegensatz dazu ist die Elektronenwahrscheinlichkeitsdichte dort niedrig, wenn Ψ 2 niedrig ist. Die Darstellungen von Ψ 2 in x-, y- und z-Achsen zeigen diese Wahrscheinlichkeiten und nehmen die Form der Orbitalen s, p, d und f an. Diese werden als Atomorbitale bezeichnet. Ein Atomorbital kann definiert werden als eine Raumregion, in der die Wahrscheinlichkeit, ein Elektron zu finden, in einem Atom groß ist. Atomorbitale werden durch Quantenzahlen charakterisiert, und jedes Atomorbital kann zwei Elektronen mit entgegengesetzten Spins aufnehmen. Wenn wir zum Beispiel die Elektronenkonfiguration schreiben, schreiben wir als 1s 2 , 2s 2 , 2p 6 , 3s 2 . 1, 2, 3 …. n ganzzahlige Werte sind die Quantenzahlen. Die hochgestellte Zahl nach dem Orbitalnamen zeigt die Anzahl der Elektronen in diesem Orbital an. s Orbitale sind kugelförmig und klein. P-Orbitale sind hantelförmig mit zwei Lappen. Ein Lappen ist positiv und der andere Lappen negativ. Der Ort, an dem sich zwei Lappen berühren, wird als Knotenpunkt bezeichnet. Es gibt 3 p-Orbitale als x, y und z. Sie sind im Raum so angeordnet, dass ihre Achsen senkrecht zueinander stehen. Es gibt fünf d-Orbitale und 7 f-Orbitale mit unterschiedlichen Formen. Zusammengefasst folgt also die Gesamtzahl der Elektronen, die sich in einem Orbital befinden können.
Hybrid-Orbital
Hybridisierung ist das Mischen von zwei nicht äquivalenten Atomorbitalen. Das Ergebnis der Hybridisierung ist das Hybridorbital. Es gibt viele Arten von Hybridorbitalen, die durch Mischen von s-, p- und d-Orbitalen gebildet werden. Die gebräuchlichsten Hybridorbitale sind sp
3 , sp
2
und sp. Zum Beispiel hat C in CH 4 im Grundzustand 6 Elektronen mit der Elektronenkonfiguration 1s 2 2s 2 2p 2 Wenn sie angeregt werden, bewegt sich ein Elektron im 2s-Level auf das 2p-Niveau, was drei 3 Elektronen ergibt. Dann mischen sich das 2s-Elektron und die drei 2p-Elektronen zusammen und bilden vier äquivalente sp 3 Hybridorbitale. Ebenso werden bei sp 2 Hybridisierung drei Hybridorbitale und bei sp-Hybridisierung zwei Hybridorbitale gebildet. Die Anzahl der erzeugten Hybridorbitale ist gleich der Summe der zu hybridisierenden Orbitale.
