Atoomorbitalen (AO). Kwantumgetallen

De golffunctie (7), die de toestand van het elektron beschrijft, wordt genoemd atomaire orbitaal(AO).

Kwantumgetallen. In de kwantummechanica wordt elke AO gedefinieerd door drie kwantumgetallen.

Hoofdkwantumgetal N. Kan gehele waarden aannemen van 1 tot ∞. Het hoofdkwantumgetal bepaalt:

energieniveaunummer;

energiebereik van elektronen die zich op een bepaald niveau bevinden;

orbitale afmetingen;

het aantal subniveaus van een bepaald energieniveau (het eerste niveau bestaat uit één subniveau, het tweede uit twee, het derde uit drie, enz.);

In het Periodiek Systeem der Elementen komt de maximale waarde van het hoofdkwantumgetal overeen met het periodenummer.

Orbitaal kwantumgetal l.Bepaalt het orbitale hoekmomentum (momentum) van het elektron, de exacte waarde van zijn energie en de vorm van de orbitalen. Kan waarden aannemen 0, 1, 2, 3, …, ( N-1).

Atomaire orbitaal– geometrisch beeld van de één-elektron golffunctie ψ, die het gebied vertegenwoordigt van de meest waarschijnlijke aanwezigheid van een elektron in een atoom. Het beperkt het gebied in de ruimte waarin de waarschijnlijkheid om een elektron te vinden een bepaalde waarde heeft (90 ... 99%). Soms wordt een orbitaal het grensoppervlak van dit gebied genoemd, en in tekeningen wordt een dwarsdoorsnede van dit gebied in de regel weergegeven door een vlak dat door de oorsprong van de coördinaten gaat en in het vlak van de tekening ligt. Het centrum van de atoomkern bevindt zich in de oorsprong. Het concept van ‘orbitaal’ impliceert, in tegenstelling tot ‘baan’, geen kennis van de exacte coördinaten van het elektron. Het orbitale kwantumgetal bepaalt de vorm van de atomaire orbitaal. Bij l=0 is een bol, met l=1 – deel acht (halter), met l=2 – rozet met vier bloemblaadjes.

Elke waarde van het hoofdkwantumgetal komt overeen met N orbitale kwantumgetalwaarden l(Tabel 1). Bijvoorbeeld als N=1, dus l neemt slechts één waarde aan ( l=0), N=2 – twee waarden: 0 en 1, enz. Elke numerieke waarde l een bepaalde geometrische vorm van de orbitalen komt overeen en er wordt een letteraanduiding toegekend. De eerste vier letters van de aanduiding zijn van historische oorsprong en houden verband met de aard van de spectraallijnen. S, P, D, F– de eerste letters van de Engelse woorden die worden gebruikt om de spectraallijnen te benoemen: scherp, principaal, diffuus, fundamenteel. De symbolen voor andere orbitalen worden in alfabetische volgorde gegeven: G, H, …

Tabel 1

Waarden van de hoofd- en orbitale kwantumgetallen

Orbitaal kwantumgetal l

Hoofdkwantumgetal N

Betekenis Letteraanduiding

De aanduiding van elk subniveau wordt bepaald door twee kwantumgetallen - het belangrijkste (bij schrijven wordt de numerieke waarde aangegeven) en orbitaal (bij schrijven wordt de letteraanduiding aangegeven; orbitaal ()de numerieke waarde wordt aangegeven door twee kwantumgetallen - de belangrijkste). Bijvoorbeeld het energiesubniveau waarvoor N=2 en l=1, moet als volgt worden aangeduid: 2p-subniveau. Alle orbitalen met dezelfde waarde l hebben dezelfde geometrische formule en verschillen, afhankelijk van de waarden van het hoofdkwantumgetal, in grootte. Bijvoorbeeld alle orbitalen waarvoor l=0 (S-orbitalen) zijn sferisch symmetrisch en verschillen in grootte afhankelijk van de waarde van het hoofdkwantumgetal. Hoe hoger de waarde N, hoe groter de omvang van de orbitalen.

Magnetisch kwantumgetal ml.Bepaalt de mogelijke waarden van de projectie van het orbitale impulsmoment van een elektron op een vaste richting in de ruimte (bijvoorbeeld op de as z). Het neemt negatieve en positieve waarden aan l, inclusief nul. Totaal aantal waarden is 2 l+1:

De interactie van het magnetische veld gecreëerd door het elektron met het externe magnetische veld hangt af van de waarde van het magnetische kwantumgetal. Als er geen extern magnetisch veld is, hangt de energie van het elektron in het atoom er niet van af ml. In dit geval elektronen met dezelfde waarden N En l, maar met verschillende betekenissen ml dezelfde energie hebben. Als er een extern magnetisch veld is, is de energie van elektronen anders ml varieert.

In het algemene geval karakteriseert het magnetische kwantumgetal de oriëntatie van een AO in de ruimte ten opzichte van een externe kracht. Het magnetische kwantumgetal bepaalt de oriëntatie van het orbitale impulsmoment ten opzichte van een vaste richting.

Totaal aantal mogelijke waarden ml komt overeen met het aantal manieren om de orbitalen van een bepaald subniveau in de ruimte te rangschikken, dat wil zeggen het totale aantal orbitalen op een bepaald subniveau (Tabel 2).

Tabel 2

Aantal orbitalen per subniveau

Orbitaal kwantumgetal l=0 komt overeen met de enige waarde van het magnetische kwantumgetal ml=0. Deze waarden l En ml karakteriseren alles S-orbitalen die de vorm van een bol hebben. Omdat in dit geval het magnetische kwantumgetal slechts één waarde aanneemt, bestaat elk s-subniveau uit slechts één orbitaal. Laten we er een overwegen R-subniveau. Bij l=1 orbitalen hebben de vorm van halters (volume achten), het magnetische kwantumgetal heeft de volgende waarden: ml= -1, 0, +1. Vandaar, R-het subniveau bestaat uit drie AO's, die zich bevinden langs de coördinaatassen die zij hebben aangewezen; px, p j, p z dienovereenkomstig (Fig. 1).

Rijst. 1. Ruimtelijke vorm van s- en p-atomaire orbitalen.

Voor D-subniveau l=2, ml= -2, -1, 0, +1, +2 (totaal 5 waarden) en alle D-subniveau bestaat uit vijf atomaire orbitalen, die zich op een bepaalde manier in de ruimte bevinden (Fig. 2), en dienovereenkomstig worden aangeduid.

Rijst. 2. Ruimtelijke vorm van d-atomaire orbitalen.

Vier van de vijf D- orbitalen hebben de vorm van vierlobbige rozetten, elk gevormd door twee halters, de vijfde AO is een halter met een torus in het equatoriale vlak (-orbitaal) en bevindt zich langs de as z. De orbitale lobben bevinden zich langs de x- en y-assen. De orbitaallobben bevinden zich symmetrisch tussen de overeenkomstige assen.

Het vierde energieniveau bestaat uit vier subniveaus - S, P, D En F. De eerste drie zijn vergelijkbaar met de hierboven beschreven, en de vierde F-het subniveau bestaat uit zeven AO's, waarvan de ruimtelijke vorm behoorlijk complex is en in deze sectie niet wordt besproken.

Om enkele subtiele effecten in het spectrum van het waterstofatoom in 1925 te beschrijven, veronderstelden S. Goudsmit en J. Uhlenbeck de aanwezigheid van het eigen impulsmoment van het elektron, dat zij noemden draaien. Spin kan niet worden uitgedrukt in termen van coördinaten en impulsen; er is geen analogie in de klassieke mechanica. Draai nummer S elektron neemt slechts één waarde aan die gelijk is aan de projectie van de spinvector op een bepaalde richting van het externe veld (bijvoorbeeld op de as z) wordt bepaald spinkwantumgetalm S , die twee waarden kan aannemen: m S =

Het concept ‘spin’ werd geïntroduceerd om een specifieke kwantumeigenschap van een elektron te karakteriseren. Spin is een manifestatie van relativistische effecten op microscopisch niveau.

Het elektron heeft vier vrijheidsgraden. Het spin-kwantumgetal neemt alleen discrete waarden aan: de toestand van een elektron in een atoom wordt dus bepaald door een reeks waarden van vier kwantumgetallen: N, l, ml, m S.

Benaming en structuur van elektronische energieniveaus. Laten we enkele termen definiëren die worden gebruikt om de fysieke betekenis van kwantumgetallen te verklaren. Een groep orbitalen met dezelfde orbitale kwantumgetallen subniveau energie. De verzameling van alle orbitalen met dezelfde waarde van het hoofdkwantumgetal energie niveau.

De structuur van atomaire elektronische niveaus kan op twee manieren worden weergegeven: in de vorm van elektronische formules en elektronendiffractiediagrammen. Bij het schrijven van elektronische formules worden twee kwantumgetallen n en l gebruikt: het eerste niveau is 1 S; tweede – 2 S, 2P; derde – 3 S, 3P, 3D; vierde – 4 S, 4P, 4D, 4F enz. (Tabel 3).

Tabel 3

Structuur van elektronische energieniveaus van een atoom

De structuur van elektronische niveaus wordt vollediger beschreven aan de hand van drie kwantumgetallen: N, l, ml. Elke JSC wordt conventioneel weergegeven in de vorm van kwantumcellen, waarnaast een niveaunummer en een subniveau-symbool worden geplaatst.

Het elektron heeft een tweeledig karakter: het kan in verschillende experimenten de eigenschappen van een deeltje en een golf vertonen. Eigenschappen van het elektron als deeltje: massa, lading; golf eigenschappen- in de kenmerken van beweging, interferentie en diffractie.

De beweging van een elektron gehoorzaamt aan de wetten kwantummechanica .

De belangrijkste kenmerken die de beweging van een elektron rond de kern bepalen: energie en ruimtelijke kenmerken van de overeenkomstige orbitaal.

Bij interactie (overlapping) atomaire orbitalen(JSC ) die tot twee of meer atomen behoren, worden gevormd moleculaire orbitalen(MO).

Moleculaire orbitalen zijn gevuld met gedeelde elektronen en voeren uit covalente binding.

Vóór de vorming van moleculaire orbitalen zou dat wel het geval kunnen zijn hybridisatie van atomaire orbitalen van één atoom.

Hybridisatie – het veranderen van de vorm van sommige orbitalen tijdens de vorming van een covalente binding om ze effectiever te overlappen. Er worden identieke hybriden gevormd JSC die deelnemen aan het onderwijs MO, die de atomaire orbitalen van andere atomen overlappen. Hybridisatie is alleen mogelijk voor atomen die chemische bindingen vormen, maar niet voor vrije atomen.

Koolwaterstoffen

Belangrijke vragen:

Koolwaterstoffen. Classificatie. Nomenclatuur.
Structuur. Eigenschappen.
Toepassing van koolwaterstoffen.

Koolwaterstoffen- een klasse organische verbindingen die uit twee elementen bestaan: koolstof en waterstof.

Selecteer isomeren en homologen:

Noem de alkanen:

____________________________________________

__________________________________________

Ä nitratie reactie (Konovalov-reactie, 1889) is de reactie van waterstofsubstitutie met een nitrogroep.

Voorwaarden: 13% HNO 3, t = 130 – 140 0 C, P = 15 – 10 5 Pa. Op industriële schaal wordt de nitrering van alkanen uitgevoerd in de gasfase bij 150 – 170 0 C met stikstofoxide (IV) of salpeterzuurdamp.

CH 4 + HO – NO 2 → CH 3 – NO 2 + H 2 O

nitromethaan

@ Taken oplossen:

1. De samenstelling van alkanen wordt weerspiegeld door de algemene formule:

a) CnH2n+2; b) CnH2n-2; c) CnH2n; d) CnH2n-6.

2. Met welke reagentia kunnen alkanen reageren:

A) Br2 (oplossing); B) Br2, t0; V) H2SO4; G) HNO3 (verdund), to; D) KMnO4; e) CON?

Antwoorden: 1) reagentia a, b, d, d; 2) reagentia b, c, f;

3) reagentia b, d; 4) reagentia b, d, d, f.

Breng een overeenkomst tot stand tussen het type reactie en het reactieschema (vergelijking):

Geef aan welke stof ontstaat bij volledige chlorering van methaan:

a) trichloormethaan; b) tetrachloorkoolstof; c) dichloormethaan; d) tetrachloorethaan.

Specificeer het meest waarschijnlijke product van monobromering van 2,2,3-trimethylbutaan:

a) 2-broom-2,3,3-trimethylbutaan; b) 1-broom-2,2,3-trimethylbutaan;

c) 1-broom-2,3,3-trimethylbutaan; d) 2-broom-2,2,3-trimethylbutaan.

Schrijf een vergelijking voor de reactie.

Wurtz-reactie – effect van metallisch natrium op halogeenderivaten van koolwaterstoffen. Wanneer twee verschillende halogeenderivaten reageren, ontstaat er een mengsel van koolwaterstoffen, dat door destillatie kan worden gescheiden.

CH 3 I + 2 Na + CH 3 I → C 2 H 6 + 2 NaI

@ Taken oplossen:

1. Geef de naam aan van de koolwaterstof die ontstaat wanneer broomethaan wordt verwarmd met natriummetaal:

a) propaan; b) butaan; c) pentaan; d) hexaan; e) heptaan.

Schrijf een vergelijking voor de reactie.

Welke koolwaterstoffen worden gevormd wanneer metallisch natrium op het mengsel inwerkt:

a) joodmethaan en 1-broom-2-methylpropaan; b) 2-broompropaan en 2-broombutaan?

Cycloalkanen

1. Voor kleine cycli (C 3 – C 4) zijn karakteristiek toevoeging reacties waterstof, halogenen en waterstofhalogeniden. De reacties gaan gepaard met het openen van de cyclus.

2. Voor andere cycli (Vanaf 5 en hoger) typisch substitutiereacties.

Onverzadigde koolwaterstoffen(onverzadigd):

Alkenen (olefinen, onverzadigde koolwaterstoffen met dubbele binding, ethyleenkoolwaterstoffen): Structuur: sp 2 -hybridisatie, vlakke opstelling van orbitalen (plat vierkant). Reacties: additie (hydrogenering, halogenering, hydrohalogenering, polymerisatie), substitutie (niet typisch), oxidatie (verbranding, KMnO 4), ontleding (zonder toegang tot zuurstof).

@ Taken oplossen:

Wat is de hybridisatie van koolstofatomen in een alkeenmolecuul:

a) 1 en 4 – sp 2, 2 en 3 – sp 3; b) 1 en 4 – sp 3, 2 en 3 – sp 2;

c) 1 en 4 – sp 3, 2 en 3 – sp; d) 1 en 4 – niet gehybridiseerd, 2 en 3 – sp 2 .

2. Geef het alkeen een naam:

Stel reactievergelijkingen op met 1-buteen als voorbeeld en benoem de resulterende producten.

4. In het onderstaande transformatieschema wordt tijdens de reactie ethyleen gevormd:

a) 1 en 2; b) 1 en 3; c) 2 en 3;

d) Bij geen enkele reactie wordt ethyleen gevormd.

Welke reactie gaat in tegen de regel van Markovnikov:

a) CH 3 – CH = CH 2 + HBr →; b) CH 3 – CH = CH 2 + H 2 O →;;

c) CH 3 – CH = CH – CH 2 + HCI →; d) CCI 3 – CH = CH 2 + HCI →?

þ Dienen met geconjugeerde bindingen:hydrolyse 1,3-butadieen – 2-buteen ontstaat (1,4-additie):

þ hydrogenering 1,3-butadieen in aanwezigheid van een katalysator Ni-butaan:

þ halogenering 1,3-butadieen – 1,4-additie (1,4 – dibroom-2-buteen):

þ polymerisatie van dienen:

Polyenen(onverzadigde koolwaterstoffen met veel dubbele bindingen) zijn koolwaterstoffen waarvan de moleculen ten minste drie dubbele bindingen bevatten.

Bereiding van dienen:

Ø effect van alcoholoplossing van alkali:

Ø Lebedev's methode (divinylsynthese):

Ø uitdroging van glycolen (alkaandiolen):

Alkynen (acetylenische koolwaterstoffen, koolwaterstoffen met één drievoudige binding): Structuur: sp-hybridisatie, lineaire rangschikking van orbitalen. Reacties: additie (hydrogenering, halogenering, hydrohalogenering, polymerisatie), substitutie (vorming van zouten), oxidatie (verbranding, KMnO 4), ontleding (zonder toegang van zuurstof).	5-methylhexine-2 1-pentine-3-methylbutine-1
	1. Welke koolwaterstoffen komen overeen met de algemene formule C n H 2n-2: a) acetyleen, dieen;
b) ethyleen, dieen;
c) cycloalkanen, alkenen; d) acetyleen, aromatisch? 2. Een drievoudige binding is een combinatie van: a) drieσ-obligaties;
c) cycloalkanen, alkenen; b) één σ-binding en twee π-bindingen; c) twee σ-bindingen en één π-binding; d) drieπ-bindingen.).
c) cycloalkanen, alkenen; 3. Maak de formule voor 3-methylpentine -3.
I. Toevoegingsreacties v
c) cycloalkanen, alkenen; Hydrogenering vindt plaats via het stadium van vorming van alkenen:
Toevoeging van halogenen
komt erger voor dan bij alkenen: Alkynen verkleuren broomwater (
ð kwalitatieve reactie Toevoeging van waterstofhalogeniden:
ð De additieproducten aan asymmetrische alkynen worden bepaald:

De regel van Markovnikov: Water toevoegen (hydratatie)	– reactie van M.G. Kucherov, 1881. Voor acetyleenhomologen is het product van de toevoeging van water een keton:
III. Vorming van zouten (zure eigenschappen) – substitutiereacties
Interactie met actieve metalen: Acetyleniden worden gebruikt voor de synthese van homologen. Interactie van alkynen met ammoniakoplossingen van zilveroxide of koper(I)chloride):	Kwalitatieve reactie op de laatste drievoudige binding - de vorming van een grijsachtig wit neerslag van zilveracetylide of roodbruin koper(I)acetylide:.

HC ≡ CH + CuCI → CuC ≡ CCu ↓ + 2HCI

S-Orbitalen, zoals hierboven weergegeven, hebben een bolvorm en daarom dezelfde elektronendichtheid in de richting van elke driedimensionale coördinatenas:

Op het eerste elektronische niveau van elk atoom is er maar één S- orbitaal. Vanaf het tweede elektronische niveau naast S- er verschijnen ook drie orbitalen R-orbitalen. Ze hebben de vorm van driedimensionale achten, zo ziet het gebied van de meest waarschijnlijke locatie eruit R-elektron in het gebied van de atoomkern. Elk R-de orbitaal bevindt zich langs een van de drie onderling loodrechte assen, overeenkomstig de naam R-orbitalen geven, met behulp van de overeenkomstige index, de as aan waarlangs de maximale elektronendichtheid zich bevindt:

In de moderne chemie is een orbitaal een bepalend concept dat ons in staat stelt de processen van vorming van chemische bindingen te beschouwen en hun eigenschappen te analyseren, terwijl de aandacht wordt gericht op de orbitalen van die elektronen die deelnemen aan de vorming van chemische bindingen, dat wil zeggen valentie. elektronen, meestal de elektronen van het laatste niveau.

Het koolstofatoom in de begintoestand heeft twee elektronen op het tweede (laatste) elektronische niveau. S-orbitalen (blauw gemarkeerd) en één elektron op twee R-orbitalen (gemarkeerd in rood en geel), de derde orbitaal is p z-vacant:

Hybridisatie.

In het geval dat een koolstofatoom deelneemt aan de vorming van verzadigde verbindingen (die niet meerdere bindingen bevatten), één S- orbitaal en drie R-orbitalen combineren om nieuwe orbitalen te vormen die hybriden zijn van de oorspronkelijke orbitalen (het proces wordt hybridisatie genoemd). Het aantal hybride orbitalen is altijd gelijk aan het aantal originele, in dit geval vier. De resulterende hybride orbitalen zijn identiek van vorm en lijken uiterlijk op asymmetrische driedimensionale achten:

De hele structuur lijkt te zijn ingeschreven in een regelmatige tetraëder - een prisma samengesteld uit regelmatige driehoeken. In dit geval bevinden de hybride orbitalen zich langs de assen van zo'n tetraëder, de hoek tussen twee assen is 109°. De vier valentie-elektronen van koolstof bevinden zich in deze hybride orbitalen:

Deelname van orbitalen aan de vorming van eenvoudige chemische bindingen.

De eigenschappen van elektronen die zich in vier identieke orbitalen bevinden, zijn gelijkwaardig; de chemische bindingen die worden gevormd met de deelname van deze elektronen bij interactie met atomen van hetzelfde type zullen gelijkwaardig zijn;

De interactie van een koolstofatoom met vier waterstofatomen gaat gepaard met de onderlinge overlap van langwerpige hybride orbitalen van koolstof met bolvormige orbitalen van waterstof. Elke orbitaal bevat één elektron, en als gevolg van de overlap begint elk elektronenpaar langs de verenigde moleculaire orbitaal te bewegen.

Hybridisatie leidt alleen tot een verandering in de vorm van de orbitalen binnen één atoom, en de overlap van de orbitalen van twee atomen (hybride of gewone) leidt tot de vorming van een chemische binding daartussen. In dit geval ( cm. Figuur hieronder) bevindt de maximale elektronendichtheid zich langs de lijn die twee atomen verbindt. Zo’n verbinding heet een s-verbinding.

Traditioneel schrijven van de structuur van het resulterende methaan gebruikt het valentiebalksymbool in plaats van overlappende orbitalen. Voor een driedimensionaal beeld van een constructie wordt de valentie die van het tekenvlak naar de kijker is gericht, weergegeven in de vorm van een ononderbroken wigvormige lijn, en de valentie die zich voorbij het tekenvlak uitstrekt, wordt weergegeven in de vorm van een stippellijn. -vormige lijn:

De structuur van het methaanmolecuul wordt dus bepaald door de geometrie van de hybride koolstoforbitalen:

De vorming van een ethaanmolecuul is vergelijkbaar met het hierboven weergegeven proces, het verschil is dat wanneer de hybride orbitalen van twee koolstofatomen elkaar overlappen, er een C-C-binding wordt gevormd:

De geometrie van het ethaanmolecuul lijkt op methaan, de bindingshoeken zijn 109 °, wat wordt bepaald door de ruimtelijke ordening van koolstofhybride orbitalen:

Deelname van orbitalen aan de vorming van meerdere chemische bindingen.

Het ethyleenmolecuul wordt ook gevormd met de deelname van hybride orbitalen, maar er is er maar één betrokken bij hybridisatie S-orbitaal en slechts twee R-orbitalen ( px En r j), derde orbitaal – p z, gericht langs de as z, neemt niet deel aan de vorming van hybriden. Uit de eerste drie orbitalen ontstaan drie hybride orbitalen, die zich in hetzelfde vlak bevinden en een driestraalige ster vormen, de hoeken tussen de assen zijn 120°:

Twee koolstofatomen hechten vier waterstofatomen en zijn ook met elkaar verbonden, waardoor een C-C s-binding ontstaat:

Twee orbitalen p z, die niet hebben deelgenomen aan hybridisatie, overlappen elkaar, hun geometrie is zodanig dat de overlap niet langs de C-C-communicatielijn plaatsvindt, maar erboven en eronder. Als gevolg hiervan worden twee gebieden met verhoogde elektronendichtheid gevormd, waar twee elektronen (blauw en rood gemarkeerd) zich bevinden, die deelnemen aan de vorming van deze binding. Zo wordt één moleculaire orbitaal gevormd, bestaande uit twee in de ruimte gescheiden gebieden. Een binding waarbij de maximale elektronendichtheid zich buiten de lijn bevindt die twee atomen verbindt, wordt een p-binding genoemd:

Het tweede valentiekenmerk in de aanduiding van een dubbele binding, dat al eeuwenlang op grote schaal wordt gebruikt om onverzadigde verbindingen weer te geven, impliceert in de moderne opvatting de aanwezigheid van twee gebieden met verhoogde elektronendichtheid, gelegen aan weerszijden van de C-C-bindingslijn.

De structuur van het ethyleenmolecuul wordt bepaald door de geometrie van hybride orbitalen, de H-C-H-bindingshoek is 120°:

Tijdens de vorming van acetyleen, één S-orbitaal en één px-orbitaal (orbitalen p j En p z, neem niet deel aan de vorming van hybriden). De twee resulterende hybride orbitalen bevinden zich op dezelfde lijn, langs de as X:

De overlap van hybride orbitalen met elkaar en met de orbitalen van waterstofatomen leidt tot de vorming van C-C- en C-H-s-bindingen, weergegeven door een eenvoudige valentielijn:

Twee paar resterende orbitalen p j En p z overlappen. In de onderstaande figuur laten gekleurde pijlen zien dat, vanuit puur ruimtelijke overwegingen, de meest waarschijnlijke overlap van orbitalen met dezelfde indices x-x En ooh. Als gevolg hiervan worden twee p-bindingen gevormd rond een eenvoudige s-binding C-C:

Als gevolg hiervan heeft het acetyleenmolecuul een staafvormige vorm:

In benzeen is de moleculaire ruggengraat samengesteld uit koolstofatomen met hybride orbitalen die uit één zijn samengesteld S- en twee R-orbitalen gerangschikt in de vorm van een driestraalige ster (zoals ethyleen), R-orbitalen die niet bij hybridisatie betrokken zijn, worden semi-transparant weergegeven:

Lege orbitalen, dat wil zeggen die zonder elektronen (), kunnen ook deelnemen aan de vorming van chemische bindingen.

Orbitalen op hoog niveau.

Vanaf het vierde elektronische niveau hebben atomen er vijf D-orbitalen, hun vulling met elektronen vindt plaats in overgangselementen, te beginnen met scandium. Vier D-orbitalen hebben de vorm van driedimensionale klavertjesvier, ook wel "klaverbladeren" genoemd, ze verschillen alleen in oriëntatie in de ruimte, de vijfde D-orbitaal is een driedimensionaal cijfer acht dat in een ring is geschroefd:

D-Orbitalen kunnen er hybriden mee vormen S- En P- orbitalen. Opties D-orbitalen worden meestal gebruikt bij de analyse van de structuur en spectrale eigenschappen van overgangsmetaalcomplexen.

Vanaf het zesde elektronische niveau hebben atomen er zeven F-orbitalen, hun vulling met elektronen vindt plaats in de atomen van lanthaniden en actiniden. F-Orbitalen hebben een nogal complexe configuratie; onderstaande figuur toont de vorm van drie van de zeven orbitalen, die dezelfde vorm hebben en op verschillende manieren in de ruimte zijn georiënteerd:

F-Orbitalen worden zeer zelden gebruikt bij het bespreken van de eigenschappen van verschillende verbindingen, omdat de elektronen die zich daarop bevinden praktisch niet deelnemen aan chemische transformaties.

Vooruitzichten.

Op het achtste elektronische niveau zijn er negen G-orbitalen. Elementen die elektronen bevatten in deze orbitalen zouden in de achtste periode moeten verschijnen, terwijl ze niet beschikbaar zijn (element nr. 118, het laatste element van de zevende periode van het periodiek systeem, zal naar verwachting in de nabije toekomst worden verkregen; de synthese ervan wordt uitgevoerd bij het Gemeenschappelijk Instituut voor Nucleair Onderzoek in Dubna).

Formulier G-orbitalen, berekend met kwantumchemische methoden, zijn zelfs nog complexer dan die van F-orbitalen, het gebied van de meest waarschijnlijke locatie van het elektron ziet er in dit geval erg bizar uit. Hieronder ziet u het uiterlijk van een van de negen dergelijke orbitalen:

In de moderne chemie worden concepten van atomaire en moleculaire orbitalen veel gebruikt bij het beschrijven van de structuur en reactie-eigenschappen van verbindingen, ook bij het analyseren van de spectra van verschillende moleculen, en in sommige gevallen om de mogelijkheid van reacties te voorspellen.

Michail Levitski

ORBITAAL

ORBITAAL, in ELEMENTARY DEELTJES FYSICA - het oppervlak van de ruimte rond de atoomkern waarin ELEKTRONEN kunnen bewegen. Er is een grote kans op de aanwezigheid van een elektron in zo'n orbitaal. Het kan één of twee elektronen bevatten. De orbitaal heeft een vorm en energie die overeenkomt met het QUANTUMNUMMER van het atoom. In moleculen bewegen bindingselektronen in het gecombineerde elektrische veld van alle kernen. In dit geval worden atomaire orbitalen moleculaire orbitalen, gebieden die twee kernen omringen die een karakteristieke energie hebben en twee elektronen bevatten. Deze moleculaire orbitalen, gevormd uit atomaire orbitalen, vormen CHEMISCHE BINDINGEN.

Atoomorbitalen beschrijven het oppervlak rond de kern van een atoom, dat hoogstwaarschijnlijk elektronen bevat.

Ze worden ook wel ‘energiewolken’ genoemd. Hun bestaan verklaart chemische bindingen. Elektronen bevinden zich in atomaire of moleculaire structuren, gerangschikt in energieniveaus. Het eerste niveau wordt gekenmerkt door slechts één type elektron: het heeft één s-orbitaal (A), weergegeven ten opzichte van de x-, y- en z-assen van het atoom. Het maximale aantal elektronen dat zich op dit energieniveau kan bevinden, is twee. Voor het tweede type elektronen heeft de orbitaal de vorm van twee verbonden bollen die symmetrisch ten opzichte van de kern zijn geplaatst. Zo'n orbitaal wordt een p-orbitaal genoemd (B) V-atoom. Drie van dergelijke orbitalen bevinden zich loodrecht op elkaar. (1,2, 3) Orbitalen met regelmatige bolvormen worden conventioneel aangeduid als peervormige wolken voor helderheid van het beeld. Daarnaast zijn er ook vijf d-orbitalen (C-G), die elk bestaan uit vier peervormige lobben op twee loodrechte assen, die elkaar kruisen bij de G-kern - een combinatie van twee p-orbitalen..

Wetenschappelijk en technisch encyclopedisch woordenboek

Zie wat "ORBITAL" is in andere woordenboeken:

Orbitaal: Atomaire orbitaal. Moleculaire orbitaal. Een lijst met betekenissen van een woord of zinsdeel met links naar relevante artikelen. Als je hier bent gekomen via... Wikipedia orbitaal - is de volledige reeks golffuncties van een elektron dat zich in het veld van nucliden bevindt, en het gemiddelde veld van alle andere elektronen die met dezelfde nucliden interageren. Atoomorbitaal is de toegestane toestand van een elektron in een atoom, een geometrisch beeld,... ...

Chemische termen Een functie van ruimtelijke variabelen van één elektron, die de betekenis heeft van een golffunctie van een elektron dat zich in het veld van een atomaire of moleculaire kern bevindt. Als een dergelijke functie rekening houdt met het spin-elektron, wordt deze genoemd. spin O. Voor meer details, zie Moleculaire orbitaal... ...

Orbitaal: Atomaire orbitaal. Moleculaire orbitaal. Een lijst met betekenissen van een woord of zinsdeel met links naar relevante artikelen. Als je hier bent gekomen via... Wikipedia Fysieke encyclopedie - orbitaal. fysiek Atoom- en moleculaire golffuncties van een elektron dat zich bevindt in het veld van een of meer atoomkernen en in het gemiddelde veld van alle andere elektronen van het atoom of molecuul in kwestie. NES 2000…

Historisch woordenboek van gallicismen van de Russische taal - (van het Latijnse orbitapad, spoor), golffunctie die de toestand van één elektron in een atoom, molecuul of ander kwantumsysteem beschrijft. In het algemene geval kwantumchemie. de term O. wordt gebruikt voor elke functie die afhangt van de variabelen x, y, z van één... ...

Orbitaal: Atomaire orbitaal. Moleculaire orbitaal. Een lijst met betekenissen van een woord of zinsdeel met links naar relevante artikelen. Als je hier bent gekomen via... Wikipedia- orbitale status als T sritis chemische apibrėžtis Banginė funkcija, apibūdinanti elektrono judėjimą atome arba molekulėje; erdvė, elektrische stroom kan labiausiai tikėtinas zijn. atitikmenys: engl. orbitale rus. orbitaal... Chemijos terminų aiškinamasis žodynas

Orbitaal: Atomaire orbitaal. Moleculaire orbitaal. Een lijst met betekenissen van een woord of zinsdeel met links naar relevante artikelen. Als je hier bent gekomen via... Wikipedia- orbitale statusas T sritis fizika atitikmenys: engl. orbitale vok. Orbitaal, n rus. orbitaal, f pranc. orbitale, f … Fizikos terminų žodynas

Orbitaal: Atomaire orbitaal. Moleculaire orbitaal. Een lijst met betekenissen van een woord of zinsdeel met links naar relevante artikelen. Als je hier bent gekomen via... Wikipedia- Met. Baan buencha bashkaryl torgan. Orbit buencha h虙rԙkԙt ԙ toorgan yaki shunyn ԩchen bilgelԙng ԙn… Tataarse telen anlatmaly suzlege

Orbitaal: Atomaire orbitaal. Moleculaire orbitaal. Een lijst met betekenissen van een woord of zinsdeel met links naar relevante artikelen. Als je hier bent gekomen via... Wikipedia- Een functie van ruimtelijke variabelen van één elektron, die de betekenis heeft van de golffunctie van een individueel elektron in het veld van de effectieve atomaire of moleculaire kern ... Polytechnisch terminologisch verklarend woordenboek

Boeken

Woordenboek van kosmische filosofie, Seklitova L.A. Dit woordenboek bevat woorden en concepten die het vaakst voorkomen in de esoterische literatuur. De noodzaak om het te compileren wordt ingegeven door het feit dat veel bekende... Categorie: Gezondheid en persoonlijke ontwikkeling Serie: Voorbij het onbekende Uitgever: Amrita-Rus,
Woordenboek van kosmische filosofie, Seklitova Larisa Aleksandrovna, Strelnikova Lyudmila, Dit woordenboek bevat woorden en concepten die het vaakst voorkomen in de esoterische literatuur. De noodzaak om het te compileren wordt ingegeven door het feit dat veel bekende... Categorie:

Schoonheid die voor ons verborgen is

Ieder zijn ding is prachtig.
Cicero

Wie zijn ‘wij’ en wat verbergen ze voor ons? We zullen het hebben over scheikundigen, maar dit geldt voor iedereen. Op onze reis hebben we een gids of een kaart van het gebied nodig om het verborgen doel snel te bereiken. Een scheikundige heeft zo'n gids altijd bij de hand: dit is het periodiek systeem. Het verdere verhaal zal veel interessanter worden als je deze tafel bij de hand hebt.

Stel je voor dat je een interessant persoon hebt ontmoet van wie je voortdurend ongebruikelijke en interessante informatie leert.

In ons artikel geven elektronen informatie. Zij zijn het (voornamelijk valentie-elektronen) die het gedrag bepalen van stoffen gevormd door chemische elementen en de eindeloze verscheidenheid van hun chemische transformaties. Laten we eens kijken naar de omstandigheden waaronder elektronen leven. Er kan niet worden gezegd dat iemand de architectuur van zijn huis voor ons verbergt, maar weinig mensen kennen het ware beeld.

De natuur is een uitstekende ontwerper

Bedenk dat het gebied in de ruimte dat wordt ingenomen door een elektron in een atoom of molecuul een orbitaal wordt genoemd. Niet alleen het concept van orbitalen zelf is bekend en zelfs populair geworden, maar ook hun uiterlijk, dat soms te zien is op de omslagen van boeken. Op de omslag van een van de scheikundeboeken op school staat bijvoorbeeld een diagram van een watermolecuul, en een soortgelijk diagram is een diagram van een methaanmolecuul (Fig. 1).

Beide ontwerpen zijn zeer aantrekkelijk.

De orbitalen die zich binnen de tetraëder bevinden en die op langwerpige ballonnen lijken, staan in contact met de bolvormige orbitalen.

In het methaanmolecuul zitten moleculaire orbitalen, maar we zullen ons concentreren op eenvoudiger objecten: atomaire orbitalen. Waar bevinden zich elektronen in geïsoleerde atomen die niet met elkaar verbonden zijn door chemische bindingen? Laten we, na de getoonde afbeeldingen te hebben bewonderd, de emoties opzij zetten en een droevige opmerking toevoegen: de echte moleculaire orbitalen in methaan zien er behoorlijk merkbaar anders uit dan wat op de meeste afbeeldingen wordt getoond. We zullen later praten over waarom dit gebeurde.

Hoe zijn ze echt? Een elektron beweegt dus in een atoom rond de kern, niet langs een vaste lijn - een baan, maar bezet een bepaald gebied in de ruimte. Voorheen gebruikten ze de term ‘baan’, maar kwamen langzamerhand op het idee dat baan (van lat. orbita

Er is een gebied in de ruimte waar het elektron het meest waarschijnlijk wordt aangetroffen. Voor de duidelijkheid is de orbitaal beperkt tot een oppervlak dat het gebied van de ruimte omlijnt waar de waarschijnlijkheid dat een elektron verschijnt het grootst is, met andere woorden, waar de elektronendichtheid maximaal is (figuur 2b). De orbitaal moet dus worden gezien als een soort volumetrisch lichaam, waarbinnen het elektron zich met een waarschijnlijkheid van 95% bevindt.

De elektronenorbitaal van het waterstofatoom heeft een bolvormige (sferische) vorm, daarom is de elektronendichtheid in de richting van elke as van driedimensionale coördinaten hetzelfde (Fig. 3). Dit is de zgn S-orbitaal.

Tot op heden zijn vijf soorten orbitalen beschreven: S, P, d, f En G. De namen van de eerste drie zijn historisch gevormd, daarna is gekozen voor het alfabetische principe, dus deze letters hebben geen verborgen betekenis.

Orbitalen bestaan ongeacht of ze elektronen bevatten (bezette orbitalen) of afwezig zijn (lege orbitalen). Het is interessant dat het atoom van elk element, beginnend met waterstof en eindigend met het laatste vandaag verkregen element, een complete set van alle orbitalen op alle energieniveaus heeft, en dat hun vulling met elektronen plaatsvindt naarmate het atoomnummer van het element toeneemt, d.w.z. lading van de kern van een atoom. S Het atoom van elk chemisch element bevat -orbitalen, met één op elk energieniveau S orbitalen.

Ze hebben allemaal een bolvorm, maar hier heeft de natuur een verrassing voorbereid. Als je op het eerste energieniveau bent S-orbitaal is een vast lichaam, dan is het op de tweede een bol binnen een bol, en op de derde zijn er drie bollen in elkaar genest (Fig. 4).

Trouwens, het derde energieniveau begint te worden gevuld met de elementen van de derde periode van het periodieke systeem (het tweede niveau - in de elementen van de tweede periode, het vierde niveau - in de elementen van de vierde periode, enz. ). De Natuur versleutelde dus dezelfde informatie tweemaal – in het aantal perioden en in het aantal lagen erin S-orbitalen.

Daarnaast S- orbitalen bestaan ook R-orbitalen. Drie van dergelijke orbitalen verschijnen voor het eerst op het tweede energieniveau. Op elk volgend niveau zijn er ook altijd drie. Hoe ze ook belden R X, -orbitalen - beide met tweebladige propellers en halters; Nu is de naam “volumetrische achten” vastgesteld. Alle drie de orbitalen zien er hetzelfde uit, maar zijn anders in de ruimte georiënteerd. Hun maximale elektronendichtheid is geconcentreerd langs een van de drie coördinaatassen: j z of R-orbitalen.

(Afb. 5).

Dit is precies hoe het gebied van de meest waarschijnlijke locatie van een elektron eruit ziet wanneer het zich vestigt R Deze orbitalen worden in alle leerboeken op deze manier weergegeven. Het is interessant dat de ware vorm van deze orbitalen (figuur 6) aanzienlijk verschilt van de algemeen aanvaarde vorm (zie figuur 5). R Ze zien er helemaal niet uit als langwerpige druppels, maar lijken eerder op knotjes of knopen. R Het is in deze orbitalen dat elektronen zich bevinden in de elementen van de tweede periode van het periodiek systeem, beginnend met boor en eindigend met neon. R Het is heel logisch dat deze elementen worden genoemd R-elementen. R Meestal in de tabel van Mendelejev

-elementen worden gemarkeerd met een speciale kleur. Op het derde energieniveau is er ook

-orbitalen, maar ze zien er enigszins anders uit dan hun 'familieleden' die op de 'tweede verdieping' wonen (Fig. 7). U 3 S-orbitalen verschijnt een “rok”, het hele ontwerp is vergelijkbaar met een antieke tafellamp, alleen schijnbaar dubbel. Deze orbitalen worden geleidelijk gevuld met elektronen van aluminium tot argon, ze worden ook wel genoemd R-elementen. In het periodiek systeem hebben ze precies dezelfde kleur als

Waarom zijn ze zo vervormd? R-orbitalen afgebeeld in boeken? Er is hier geen sprake van kwade bedoelingen, het is het resultaat van vereenvoudiging. Om de interacties die plaatsvinden te verklaren, is het voldoende om de ruimtelijke locatie van de orbitalen en hun geschatte contouren aan te geven. Bovendien is de druppelvormige vorm veel gemakkelijker weer te geven en met zijn hulp is het handiger om de overlapping van orbitalen over te brengen die optreedt tijdens de vorming van chemische bindingen. Laten we een voorbeeld dichter bij ons nemen. Wanneer we een reactievergelijking schrijven, vertegenwoordigen we de atomen met behulp van chemische elementsymbolen. Tegelijkertijd geven we niet alle elektronen in de buurt van elk van hen weer en geven we niet aan welke van de elektronen R, en welke – S.

In de meeste gevallen is dit niet nodig. Als een dergelijke behoefte zich voordoet, wordt bijvoorbeeld een elektronenpaar in het reactieschema geïntroduceerd om een covalente binding uit te voeren.

De werkelijke vormen van de orbitalen zijn echter belangrijk en er wordt rekening mee gehouden in complexe berekeningen die rekening houden met de ruimtelijke interacties van de orbitalen.

Alleen zeldzame enthousiastelingen nemen dit moeilijke werk op zich. Dankzij hun inspanningen kunnen we zien hoe alles er echt uitziet, en tegelijkertijd de bizarre fantasie van de natuur waarderen.

Iedereen geeft de voorkeur aan zijn eigen orbitalen R Als het formulier D-orbitalen worden het vaakst besproken in leerboeken over organische chemie, en vervolgens het volgende D-orbitalen zijn een favoriet onderwerp in de coördinatiechemie, waarin de eigenschappen van complexe verbindingen worden onderzocht. Deze orbitalen verschijnen op het derde energieniveau. Op dit en elk volgend niveau zijn er altijd vijf.
D-Orbitalen beginnen te worden bevolkt door elektronen uit elementen uit de vierde periode, de zogenaamde overgangselementen (vaker genoemd D-elementen), beginnend met scandium en eindigend met zink. In het periodiek systeem S-elementen zijn geschilderd in een andere kleur dan R- En D-elementen. R Formulier D-orbitalen zijn iets complexer dan die van D-orbitalen.

Vier D-orbitalen worden meestal op deze manier weergegeven, ongeacht tot welk niveau ze behoren. Het meest interessante is dat getoond in Fig. 9 verschilt het beeld bijna niet van het werkelijke beeld, maar dit geldt alleen voor de orbitalen van het derde niveau (Fig. 10).

In de vijfde periode vindt vulling plaats D-orbitalen van het vierde energieniveau, als resultaat verschijnen er nieuwe D-elementen, van yttrium tot cadmium, in de tabel zijn ze precies hetzelfde gekleurd als D-elementen uit de voorgaande periode. Het hele voorgaande verhaal heeft ons voorbereid op het feit dat verschijning 4 D-orbitalen zullen iets anders zijn dan 3 D-orbitalen. Dit is feitelijk het geval (Fig. 11). De druppelvormige vorm maakt plaats voor een paddestoelvormige vorm en er verschijnen zoiets als extra poten. Voor soortgelijke 5 D-orbitalen beginnen elektronen te vestigen D-elementen uit de zesde periode, d.w.z. in lanthaan en verder van hafnium tot kwik.

Nu lijkt het niet langer verrassend dat D-orbitalen van het vijfde energieniveau hebben een nog complexere vorm (Fig. 12).

Als alleen een vereenvoudigd beeld ervan en een puur kwalitatieve bespreking van de vorm nodig zijn, kunnen we voorwaardelijk aannemen dat alle overwogen D-orbitalen hebben de vorm zoals weergegeven in Fig. 10. We hebben een prettige gelegenheid om te zien hoe alles er echt uitziet, dankzij de inspanningen van een wetenschapper van de Universiteit van Sheffield, Mark Winter.

Niet iedereen zag het

Op het vierde energieniveau verschijnen er zeven F- orbitalen, en op elk volgend niveau zijn er altijd zeven. Ze beginnen te worden bevolkt door elektronen van elementen die lanthaniden worden genoemd (ook wel F-elementen), beginnend met cerium en eindigend met lutetium. Hun cellen in het periodiek systeem zijn ook in een speciale kleur geverfd. Als alle eerder genoemde orbitalen in een of andere vorm in verschillende boeken te zien zijn, dan is het uiterlijk F- Weinig mensen zijn bekend met orbitalen.

Ondertussen verdienen ze het, puur extern, volledig om niet alleen op de pagina's van het boek te verschijnen, maar ook om de omslag te versieren, maar oordeel zelf (Fig. 13). F In de volgende periode van het periodiek systeem verschijnen er uiteraard nieuwe. F--elementen, van thorium tot lawrencium, hebben de vorm

orbitalen is zelfs nog ongebruikelijker; er verschijnt een verkleinde ring tussen twee grote tori (donuts) (Fig. 14).

Het lijkt erop dat de ruimtelijke verbeeldingskracht van de natuur uitgeput zou moeten zijn, maar dan wachten er nog geavanceerdere ontwerpen op ons.

De ultieme fantasie van de natuur F- Voor orbitalen volgen negen orbitalen. orbitalen volgen negen Ze verschijnen op het volgende (vijfde) energieniveau, d.w.z. volledig in overeenstemming met de gevestigde orde - elk nieuw niveau brengt een nieuw type orbitalen met zich mee. orbitalen volgen negen Er werd eerder gezegd dat elk atoom een complete set van alle orbitalen heeft, te beginnen met waterstof. Om een elektron echter in een bepaalde bovenste orbitaal te laten bezinken, moeten alle voorgaande orbitalen gevuld zijn (voor meer details, zie: Chemistry, 2000, nr. 22. Chemische elementen. Prestaties en vooruitzichten). We kunnen de elementen die elektronen bevatten nog niet benoemen orbitalen volgen negen orbitalen, dergelijke elementen zijn nog niet verkregen. Berekeningen hebben aangetoond dat voor het eerst een elektron in deze orbitaal op chemisch element nr. 125 kan worden geplaatst. Het wachten is echter hoogstwaarschijnlijk niet zo lang; element nr. 118 is vandaag al verkregen; Nr. 125 orbitalen volgen negen elementen (elke volgende voegt één elektron per

orbitalen), zullen deze elementen fundamenteel nieuw zijn; ze hebben geen analogen in het hele vorige periodiek systeem. Ze zijn niet zo gemakkelijk te verkrijgen, maar het zal nog moeilijker zijn om hun eigenschappen te bestuderen, omdat het hoogstwaarschijnlijk radioactieve elementen met een korte levensduur zullen zijn. Zonder het moment van ontvangst af te wachten, kunnen we de verschijning al bewonderen

orbitalen (Fig. 15).

Het is moeilijk voor te stellen dat de natuur elektronen van zulke bizarre gebieden op hun meest waarschijnlijke locatie heeft voorzien. Het is niet eenvoudig om echte afbeeldingen te vinden waarmee je deze orbitalen kunt vergelijken. Acht ongebruikelijke conglomeraten die lijken op clusters van erwten en koffiebonen, en dit alles wordt bekroond door een ruimtevaartuig samengesteld uit vijf tori van verschillende grootte, doorboord door twee druppelvormige lichamen. Al deze negen orbitalen zijn op onbegrijpelijke wijze rond één atoomkern geplaatst, zonder elkaar te verstoren. Onze verbeelding kan zich zoiets niet voorstellen, omdat hier andere regels van toepassing zijn: de wetten van de kwantummechanica. Natuurlijk verliest onze verbeelding het in de concurrentie met een dergelijke realiteit. S Niet precies, maar begrijpelijk R Laten we weer terugkeren naar het CH4-methaanmolecuul dat rechts in figuur 2 wordt weergegeven. 1. Het koolstofatoom heeft, net als alle daaropvolgende elementen, vier orbitalen op het tweede energieniveau (één S en drie R). Bovendien heeft koolstof vier valentie-elektronen, waarvan er twee zich op bevinden R-koolstoforbitaal is niet bezet.

Op het moment dat een koolstofatoom vier chemische bindingen vormt met vier waterstofatomen, lijken alle vier de orbitalen samen te smelten, waardoor hybride orbitalen ontstaan (Fig. 16, rechtsboven), die de vorm hebben van asymmetrische driedimensionale achten (een grote druppel en een een kleine staart). Om aan te geven waar hybride orbitalen van gemaakt zijn, schrijven ze meestal:
sp3-orbitalen, d.w.z. verkregen uit één S- en drie R-orbitalen (hoeveel orbitalen zijn betrokken bij de vorming van hybriden, hetzelfde aantal hybride orbitalen wordt verkregen).

Dergelijke afbeeldingen zijn te zien in alle leerboeken over organische chemie, en het ware uiterlijk van de hybriden wordt getoond in Fig. 17. Om hun vorm duidelijker weer te geven, werden de hybride orbitalen op enige afstand van elkaar afgebeeld (Fig. 17, links). Om het hele plaatje in werkelijkheid te zien, moeten deze orbitalen in de ruimte worden gecombineerd, zodat de vier witte stippen samenvallen (dit is waar de koolstofkern zich bevindt). Het resultaat wordt getoond in Fig. 17, juist.

Verder overlappen deze vier orbitalen, gericht op de hoekpunten van een denkbeeldige tetraëder, de bolvormige orbitalen van vier waterstofatomen, wat overeenkomt met de vorming van vier chemische bindingen (zie figuur 1). Dit is waar puur grafische problemen ontstaan - als je vier bollen dicht bij een figuur brengt die bestaat uit "aan elkaar plakkende" bolvormige volumes (zie figuur 17, rechts), dan kun je op zo'n foto niets onderscheiden. Alles ziet er veel duidelijker uit als de hybride orbitalen opzettelijk worden uitgerekt (zie figuur 16). De ware vorm van orbitalen wordt dus terwille van de duidelijkheid voortdurend vervormd, en het is echter moeilijk om hier ergens bezwaar tegen te maken voor liefhebbers van de nauwkeurigheid van figuur 1. 17 helpt je mentaal voor te stellen hoe alles er werkelijk uitziet.

Orbitalen - een bron van creativiteit

Als scheikundigen meestal niet verder gaan in hun redenering D-orbitalen, F- En orbitalen volgen negen ze zijn minder geïnteresseerd in orbitalen, maar mensen met andere beroepen besteedden snel aandacht aan de laatste twee groepen, vooral vanwege hun buitengewone architectonische aantrekkelijkheid.

Kunstenaars die voorbeelden van meubels, schoenen en huishoudelijke apparaten maakten, konden deze populaire afbeeldingen niet negeren. Nu zijn orbitalen ook te zien op stadsemblemen, D-orbitalen staan op een van de pacifistische emblemen, en R-orbitalen hebben lang als model gediend bij de vervaardiging van zandlopers (Fig. 19).

Orbitaal ontwerp ziet er vooral goed uit in de architectuur, waar het brugsteunen en televisietorens siert. Trouwens, de formulieren orbitalen volgen negen de orbitalen komen verrassend nauwkeurig overeen met de ideale parameters van de relaisantennes (Fig. 20).

Deze hele artistieke beweging, genaamd orbitaal ontwerp, trekt bovendien kopers en klanten aan met de verleidelijke sonoriteit van de nieuwe term.

Wat is serieus en wat is met een glimlach?

Het uiterlijk van alle getoonde orbitalen is, ondanks hun enigszins fantastische aard, het resultaat van nauwkeurige berekeningen en is volkomen waar. We geven lezers de mogelijkheid om zelf te beslissen hoe serieus de trend in artistieke creativiteit met de algemene naam ‘orbital design’ is. In de scheikunde is het heel gebruikelijk om een combinatie van serieuze en humoristische onderwerpen samen gepresenteerd te vinden. In voorgaande jaren publiceerden de aprilnummers van de Khimiya-krant regelmatig dit soort materiaal. Uit deze publicaties zou je kunnen leren: hoe je het lot kunt voorspellen met behulp van het periodiek systeem, welke periodieke tabellen er zijn voor apothekers, fijnproevers en liefhebbers van verschillende dranken, of het mogelijk is om polymeerchemie te gebruiken om de procedure van het innemen van medicijnen uiterst aangenaam te maken, hoe je beroemd worden in de scheikunde, kenmerken van live communicatie tussen chemici en nog veel meer.