1 simulador

1 simulador Explique el significado de la existencia de orbitales híbridos en una molécula Revise las imágenes suministradas por el simulador y describa las diferencias entre los diferentes orbitales híbridos La visualización de orbitales atómicos Los orbitales híbridos En Valence Teoría Bond, un enlace químico entre dos átomos es el resultado de la superposición directa de dos orbitales atómicos (uno en cada átomo ) . Para un enlace sigma , la superposición es a lo largo de la línea directa entre los dos núcleos . Bueno solapamiento orbital requiere que los orbitales atómicos de cada átomo (los orbitales se solapan para formar el enlace ) estar orientados directamente hacia el otro átomo. Los s , px , py , pz y orbitales básicos no son satisfactorios por dos razones . En primer lugar, estos orbitales no se dirigen en una dirección particular ; en cambio , tienden a extenderse en todas las direcciones ( o al menos los múltiples direcciones ) . En segundo lugar, en la medida en que los orbitales tienen una orientación ( el px lo largo del eje x , por ejemplo) , la geometría es a menudo incompatible con la geometría molecular. Por ejemplo, en el metano ( CH4) el carbono está en el centro de la molécula y los hidrógenos se encuentran en los puntos de un tetraedro . Cada ángulo de enlace H - C - H es 109.5o . El carbono orbital 2s es esférica y como tal se extiende hacia los cuatro átomos de hidrógeno. El 2px de carbono , 2py , y 2pz se extienden a lo largo de los ejes X, Y, y Z , y como tales forman ángulos de 90º entre sí . Esta geometría no prevé la superposición efectiva con los átomos de hidrógeno La solución a este problema es crear un nuevo conjunto de orbitales atómicos . Recordemos que la ecuación de Schrödinger para el átomo de hidrógeno es una ecuación diferencial lineal . Cualquier combinación lineal de soluciones a esta ecuación es también una solución . Así, para n = 2 , hay un número infinito de soluciones , no sólo los 2s , 2px , 2py , y 2pz funciones de onda . El átomo de carbono , en el ejemplo anterior , elegirá el conjunto de funciones de onda que minimiza su energía . Para un carbono aislado, los 2s, 2px , 2py , y funciones de onda 2pz son óptimas , pero en la presencia de otros átomos, donde puede ocurrir la unión química , un conjunto alternativo de orbitales puede preferirse Teoría de valencia Bond maneja esta situación mediante la creación de orbitales híbridos que son combinaciones lineales de las s , px , py, pz orbitales y en la capa de valencia . ( Los orbitales d también se pueden incluir , si es necesario. ) Los orbitales híbridos tienen energías intermedias entre las de los orbitales básicos usados para construirlas. orbitales atómicos básicos no empleadas en la construcción de los orbitales híbridos no son afectadas por el proceso de hibridación

orbital híbrido sp Considere la molécula de dióxido de carbono . El ángulo de enlace O- C -O en CO2 es 180o ; la molécula es perfectamente lineal . Valence Theory Bond requiere dos orbitales en el átomo de carbono que se puede utilizar para formar enlaces sigma con los dos oxígenos . Un orbital híbrido ofrece solapamiento directo con un orbital

de un átomo de oxígeno ; el otro hidruro orbital proporciona solapamiento directo con un orbital en el otro átomo de oxígeno. Estos dos orbitales híbridos, los orbitales híbridos sp , se construyen a partir de los 2s de carbono y orbitales 2pz . Debido a que se utilizaron dos orbitales atómicos para crear los orbitales híbridos , se forman dos orbitales híbridos . Un híbrido sp orbital está orientado a lo largo del eje z positivo ; el otro está orientado en la dirección opuesta. El diagrama de energía para el proceso de hibridación se muestra a la derecha . Observe que los PX y PY orbitales no se ven afectados mientras que el S y pz orbitales se han convertido en los dos nuevos orbitales degenerados de energía intermedia

.

sp2 orbital híbrido Considere el ión carbonato . El ángulo de enlace O- C -O en CO32- es 120o ; la molécula es perfectamente plana. Valence Theory Bond requiere tres orbitales en el átomo de carbono que se puede utilizar para formar enlaces sigma con los tres átomos de oxígeno . Para cada átomo de oxígeno , hay una híbrido sp2 orbital en el oxígeno que proporciona la superposición directa con un orbital en el átomo de oxígeno.

Estos tres orbitales híbridos, los híbridos sp2 orbitales , se construyen a partir de los 2s carbono, 2pz , y orbitales 2py . Debido a que se utilizaron tres orbitales atómicos para crear los orbitales híbridos , se forman tres orbitales híbridos. Un híbrido sp2 orbital está orientado a lo largo del eje z positivos , uno está orientado 120o a la izquierda , y el otro está orientado 120o a la derecha. Otros orbital híbrido Otros conjuntos de orbitales híbridos pueden ser construidos para dar cabida a otras geometrías . La siguiente tabla proporciona una lista de geometrías y conjuntos de orbitales híbridos que tienen esta geometría comunes . Geometría híbrido Orbitales número de orbitales orbitales atómicos utiliza para formar orbitales híbridos lineal sp 2 s , pz trigonal plana sp2 3 s , py, pz tetraédricos sp 3 4 s , px , py, pz triangular bipiramidal dsp3 5 s , px , py, pz , dz2 octaédricos d2sp3 6 s , px , py, pz , dz2 , dx2 - y2 cuadrada plana PAN2 4 s , px , py, dx2 - y2

Los gráficos de densidad de electrones a continuación comparan los orbitales sp , sp2 y sp3 . Observe que estos orbitales son muy similares , en que la mayoría de la orbital está orientado en una dirección particular. A p orbital se distribuye por igual en dos direcciones opuestas (por ejemplo, media en la dirección z positiva y medio en la dirección z negativa). Como la cantidad de p carácter en los aumentos de orbitales híbridos , el orbital híbrido también desarrolla una distribución más simétrica.

son orbitales híbrido basado en orbitales d sólo es posible para los elementos en la tercera o superior filas , y las estructuras de estos orbitales son más complicadas. Los orbitales híbridos dsp3 , que en conjunto tienen una geometría bipiramidal trigonal , son algo inusual, ya que no todos los orbitales son idénticos . Los orbitales axiales , que están orientados a lo largo del eje z, son diferentes de los orbitales ecuatorial , que se encuentran en el plano xy. dsp3 Equitorial híbrido dsp3 orbital híbrido axial d2sp3 orbital orbital híbrido

2 simulador La visualización de orbitales atómicos

Los orbitales híbridos ¿Por qué emplear la hibridación orbital en lugar de utilizar los orbitales básicos s , px , py , pz y ? La razón es que la geometría de los orbitales atómicos debe ser la misma que la de los orbitales con que se solapan se va a producir . ( Esta idea se materializa en Teoría enlace de valencia . Teoría del orbital molecular no requiere la hibridación . ) Este ejercicio ilustra el papel de la geometría en la elección de los orbitales híbridos adecuados . La pantalla de realidad virtual contiene un átomo en el centro de la pantalla ( este átomo no se muestra ) , y los diversos orbitales de valencia -shell en este átomo puede ser visualizado . Rodeando el átomo son varios ( 2 , 3 , o 4 ) bolas pequeñas . Estas bolas se utilizan para representar la geometría deseada . Las bolas representan ya sea un átomo, que está unido al átomo central, o una dirección a lo largo de la que se encuentra un largo par de electrones . ( Esta geometría está dictada por RPECV . ) En la pantalla de realidad virtual , los orbitales del átomo central se pueden girar para establecer la orientación orbital adecuada : para cada bola , no debería haber un orbital en el átomo central que apunta directamente a la pelota. Este orbital que apunta directamente a la pelota bien se empleará para formar un enlace sigma o sostendrá un par de electrones no enlazantes . Las bolas también se pueden girar , y hacerlo gira toda la pantalla. Realice este ejercicio siguiendo estos pasos . 1. Seleccionar una geometría : lineal ( dos posiciones ) , trigonal plana ( tres posiciones ) , o tetraédricos (cuatro posiciones ) . 2. Identificar el conjunto de orbitales que sea coherente con esta geometría • Set 1 es sin hibridar los orbitales atómicos . • Set 2 es dos orbitales híbridos sp y dos orbitales p sin hibridar . • Set 3 es tres orbitales híbridos sp2 y un orbital p sin hibridar . • Set 4 es cuatro orbitales híbridos sp3 . Cuando haya elegido el conjunto correcto de los orbitales y correctamente alineados los orbitales , usted será capaz de saltar de un orbital híbrido a la siguiente, y cada orbital híbrido será apuntar directamente a una de las bolas . Debido a que los orbitales son relativamente grandes , puede ser difícil de identificar claramente la dirección de cada orbital. Una flecha que apunta en la dirección correcta puede ser sustituido por el propio isosuperficie orbital. Responde las siguientes preguntas: orbitales híbridos 1.cual proporcionan la geometría correcta para un sistema lineal? 2.¿Qué orbitales híbridos proporcionan la geometría correcta para un sistema trigonal plana ? 3.¿Qué orbitales híbridos proporcionan la geometría correcta para un sistema de tetraedro ? 4. Para un sistema que emplea sp o híbridos sp2 orbitales , ¿qué papel juegan los orbitales p sin hibridar ? (Sugerencia : Piense en los entornos de electrones distintos de los enlaces sigma y orbitales no enlazantes . ) Esta página requiere Java 3D . Si un applet de esta página no es visible , consultar el FAQ Java 3D . Arrastre con el botón izquierdo del ratón para rotar el objeto .

3 simulador Diagramas de orbitales moleculares Conceptos En la teoría del orbital molecular , los orbitales en una molécula surgen de la superposición de los orbitales atómicos que cumplen dos criterios : • Los orbitales tienen simetría compatibles • Los orbitales son similares en energía Las interacciones de los orbitales atómicos para formar orbitales moleculares se representa mediante un diagrama de energía llamado un diagrama de orbital molecular. El diagrama muestra los orbitales dispuestos verticalmente de menor a mayor energía. Los orbitales atómicos de los diversos átomos se enumeran en las columnas en los lados izquierdo y derecho de la figura. Los orbitales moleculares se enumeran en una columna en el centro del diagrama. Los orbitales atómicos se dan las habituales s , px , etc. designación. Los orbitales moleculares , que a menudo se identifican por sus propiedades de simetría , también pueden ser identificados por sus propiedades de unión : σ , σ * , π , π * , o n . En este ejercicio se le presentará con el diagrama de orbitales moleculares para una molécula . Cada orbital atómico es identificado por su designación correcta , pero los orbitales moleculares se les da una denominación genérica , no descriptivos . Al hacer clic sobre un orbital particular, en el diagrama muestra el isosuperficie para que orbital en la ventana de realidad virtual a la derecha. Para las moléculas lineales de unión se define a ocurrir a lo largo del eje z. En general, se define el sistema de coordenadas de manera que el eje z es el eje mayor de simetría. Las posiciones de los núcleos se muestran por pequeños puntos de colores . examinar cuidadosamente cada uno de los orbitales moleculares y contestar las siguientes preguntas . 1.Para cada uno de los orbitales moleculares , indicar si el orbital es σ , σ * , π , π * , on.

2. Para cada uno de los orbitales moleculares , identificar el orbital atómico o orbitales que " mixto" que para formar orbitales moleculares . 3. Para cada uno de los orbitales moleculares , identificar el átomo en la que se encuentra principalmente el orbital. Si el orbital se distribuye por igual en torno a varios átomos , identificar cada átomo. 4.Write la configuración electrónica de la molécula . Al hacer esto , reemplace la MO 1 , 2 MO , etc. términos con las designaciones correspondientes orbitales : σ , σ * , π , π * , o n . Si hay varios orbitales sigma , por ejemplo , utilizar el σ1 designaciones, σ2 , etc .. 5. Utilice el diagrama de orbitales moleculares para determinar el orden de enlace para cada enlace químico . Considere todos los orbitales que sirven para "conectar " dos átomos . Restar el número total de electrones en orbitales anti- unión a partir del número total de electrones en orbitales enlazantes . Dividir el resultado por dos para obtener el orden de enlace . ( ¿Tiene sentido que los electrones en los orbitales no enlazantes sería ignorado en la determinación del orden de enlace ? ) Una orden de enlace de 1,0 se corresponde con un enlace simple en una estructura de Lewis . Una orden de enlace de 2,0 se corresponde con un doble enlace en una estructura de Lewis . 6.Compare la representación orbital molecular de la unión con la estructura de Lewis. Son los dos modelos consistentes en su descripción de la unión ? Diagrama orbital molecular de la molécula de dihidrógeno El diagrama orbital molecular para la molécula H2 se muestra en la parte inferior izquierda. Haga clic en cada uno de los orbitales para ver el isosuperficie orbital correspondiente en el cuadro de la realidad virtual en la parte inferior derecha . Las líneas de puntos se utilizan para conectar orbitales moleculares con los orbitales atómicos que " mixta" para formar el orbital molecular. Siempre que dos orbitales atómicos mezcla , el resultado es dos orbitales moleculares de los cuales uno tiene carácter de unión y el otro tiene carácter antiunión . La superposición de los dos orbitales 1s de hidrógeno produce dos orbitales moleculares : MO MO 1 y 2. La menor energía orbital es la unión orbital ; la energía superior orbital es el anti- unión orbital. El examen de la isosuperficie para MO 1 muestra que la densidad electrónica se concentra en la región inmediatamente entre los dos núcleos . Así MO 1 es una sigma unión orbital ( σ ) . El examen de la isosuperficie para MO 2 muestra que la densidad electrónica se concentra lejos de la región inmediatamente entre los dos núcleos . En este caso la densidad de electrones es empujado hacia el exterior de la molécula y hay una superficie nodal que separa los dos núcleos. Así MO 2 es una sigma anti- orbital enlazante ( σ *) . La designación es sigma, debido a que la densidad de electrones aún se centra en la línea que contiene los dos núcleos . Debido a la simetría de la molécula, los electrones de los orbitales ambos * sigma y sigma se distribuyen uniformemente entre los dos átomos . La configuración electrónica para H2 es ( σ ) 2 . El orden de enlace es, pues, 1.0 .

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