Δήμητρα Σπανού, χημικός, μόνιμη καθηγήτρια 1ου Γυμνασίου Δάφνης
Sunday Morning
ΑΦΙΕΡΩΝΕΤΑΙ
Sunday morning, rain is falling
Steal some covers, share some skin (Like that)
Clouds are shrouding us in moments unforgettable
You twist to fit the mold that I am in
But things just get so crazy, living life gets hard to do (Life is hard)
Κυριακή πρωί, βρέχει
Κλέψτε μερικά εξώφυλλα, μοιραστείτε λίγο δέρμα (Έτσι)
Τα σύννεφα μας τυλίγουν σε στιγμές αξέχαστες
Στρίβεις για να χωρέσεις στο καλούπι που βρίσκομαι
Αλλά τα πράγματα γίνονται τόσο τρελά, η ζωή είναι δύσκολη (Η ζωή είναι δύσκολη)
ΥΒΡΙΔΙΣΜΟΣ (ΣΥΖΕΥΞΗ) ΑΤΟΜΙΚΩΝ ΤΡΟΧΙΑΚΩΝ ΑΠΟ ΔΙΑΦΟΡΕΤΙΚΑ ΑΤΟΜΑ
ΜΕΤΑΒΟΛΕΣ ΣΤΟ ΟΜΟΙΟΓΕΝΕΣ ΜΑΓΝΗΤΙΚΟΥ ΠΕΔΙΟΥ ΕΝΟΣ ΑΤΟΜΟΥ ΜΕ ΤΗΝ ΠΡΟΣΣΕΓΓΙΣΗ ΑΛΛΟΥ ΑΤΟΜΟΥ
Όπως είπαμε, η μαγνητική ροπή του ατόμου δημιουργεί ένα ομογενές πεδίο διπόλου
Στο πεδίο αυτό το κέντρο μάζας του ατόμου δεν μετατοπίζεται, ένα άτομο μπορεί μόνο να περιστραφεί ή να ταλαντευτεί γύρω από αυτό, αλλά δεν αποκλίνει η μαγνητική ροπή.
Εάν όμως έρθει κοντά ένα άλλο τέτοιο πεδίο ενός άλλου ατόμου, τα πεδία επιρεάζουν το ένα το άλλο και παύει να ισχύει η ομοιογένεια
Λόγω της διαφοράς στην ισχύ του νέου πεδίου θα υπάρχει διαφορετική επίδραση στον έναν από τους πόλους
- Εάν υπάρχουν μονήρη ηλεκτρόνια στην στοιβάδα σθένους ενός ατόμου (και τροχιακή μαγνητική ροπή διάφορη από το μηδέν) και υπάρχει πλησίον άλλο άτομο με μικρή διαφορά στην ενέργεια ιοντισμού και την ηλεκτροσυγγένεια τότε γίνεται
- συμπλήρωση των μονήρων τροχιακών με σύζευξη των τροχιακών των δύο ατόμων σε μοριακό τροχιακό, ανήκει και στα δύο προσκείμενα άτομα. συμπληρωμένο και με μηδενική η τροχιακή στροφορμή
Αυτό σχετίζονται με τους βαθμούς ελευθερίας σωματιδίων και τις ελκτικές ή απωστικές δυνάμεις μεταξύ τους και υπολογίζονται από τις θεωρίες της προσέγγισης ( Born-Oppenheimer) που χρησιμοποιούν μαθηματικές μεθόδους της κβαντομηχανικής και γίνονται διαφορετικοί υπολογισμοί αρχικά για την προσέγγιση πυρήνων και μετά για την προσέγγιση ηλεκτρονίων λόγω διαφοράς τάξης μεγάθους.
Στους υπολογισμούς λαμβάνεται υπ' όψη η σχέση το μήκος του δεσμού (απόσταση ισορροπίας πυρήνων) και η ενέργεια του μορίου (ενέργεια διάστασης του μορίου) Συμπέρασμα:
Τα άτομα μπορεί να συνδιαστούν σε μόρια με ανάμιξη των ατομικών τροχιακών και στην συνέχεια την δημιουργία μοριακών τροχιακών,
Η ΕΝΝΟΙΑ ΤΟΥ ΥΒΡΙΔΙΣΜΟΥ
προτάθηκε από τον Αμερικανό Χημικό Linus Pauling για να εξηγήσει τα τροχιακά σθένους πολύπλοκων
μορίων στα οποία, αν και η ενέργεια αυτών στο κεντρικό άτομο υπολογίζονταν αρχικά διαφορετική, σχημάτιζαν δεσμούς ισοδύναμους (σε σύνδεση με ίδιους προσδέτες)
ΥΒΡΙΔΙΣΜΟΣ ΤΡΟΧΙΑΚΩΝ ΑΤΟΜΟΥ
Είναι ο εκ νέου συνδυασμός και αναδιάταξη των τροχιακών της θεμελιώδους ηλεκτρονιακής δομής ενός ατόμου με πρόσθεση ή αφαίρεση ατομικών τροχιακών με αποτέλεσμα την δημιουργία νέων τροχιακών που είναι πλέον ισότιμα (Υβριδικά τροχιακά) ενεργειακά και στην γεωμετρία του χώρου . Στην στοιβάδα σθένους μεγιστου αριθμού ηλεκτρονίων 8 έχουμε δύο υποστοιβάδες την s με ένα τροχικό και την p με τρία τροχιακά px, py, pz.
Υβριδοποίηση στν Άνθρακα
Μπορεί να γίνει 1 υβρoδοποιηση με συμετοχή s ατομικό τροχιακό και ενός από την p ατομικό τροχιακό για το sp μοριακό τροχιακο με δύο ισότιμα ηλεκτρόνια και μεταξύ τους γωνια 180ο.
1 Yβρυδοποιηση με συμετοχή ενός s ατομικό τροχιακό και ενός από τα τρία p ατομικό τροχιακό για 2 sp υβριδικά ατομικά τροχιακά ισότιμα και 
μεταξύ τους γωνια 180ο.
2 Yβρυδοποιηση με συμετοχή ενός s ατομικό τροχιακό και δύο από τα τρία p ατομικό
τροχιακό για 3 sp2 υβριδικά ατομικά τροχιακά ισότιμα και μεταξύ τους γωνια στο επίπεδο 120ο.
3 Yβριδοποιηση με συμετοχή ενός s ατομικό τροχιακό και τα τρία p ατομικό
τροχιακό για 4 sp3 υβριδικά ατομικά τροχιακά ισότιμα και μεταξύ τους γωνια στο χώρο 109ο. και 28΄
Υβριδισμός στο άτομο του Βορίου
Παράδειγμα στο Βόριο του σχήματος σε ενώσεις του τροχιακά του υβρυδοποιούνται όταν το ένα ή τα δύο ηλεκτρόνια της 2ης s υποστοιβάδας, εξισώνονται σε ηλεκτρόνια της 2ης p υποστοιβάδας
Υβριδοποίηση στο Άζωτο
Στο Άζωτο η θεμελιώδης κατάσταση είν
αι
1s2, 2s2, 2p3.
Στην αμμωνία έχουμε υβριδοποίηση των 2s2, 2p3. Αυτό αποδεικνύεται από την γεωμετρία χώρου του μορίου, και από τις γωνίες των τριών ομοιοπολικών δεσμών του αζώτου με τα 3 υδρογόνα όπου τα 3 ημισυμπληρωμένα sp3 ατομικά τροχιακά δημιουργούν μοριακά τροχιακά με τα 3 s1 ατομικά τροχιακά των τριών ατόμων Υδρογόνου
ΗΜΙΠΟΛΙΚΟΣ ΔΕΣΜΟΣ
Στο μόριο της αμμωνίας έχχουμε τον εξωτερικό φλοιό συμπληρωμένο με 8 ηλεκτρόνια. Τα 6 συμμετέχουν σε 3 ομοιοπολικούς δεσμούς Ν-Η και ένα ζεύγος μόνο του. Εάν βρεθεί κοντά κατιόν υδρογόνου με μηδέν ηλεκτρόνια στον φλοιό, τότε η αμμωνία συνεισφέρει το μονό ζεύγος των ηλεκτρονίων του αζώτου το οποίο πλέον ανήκει από κοινοινού και στο άζωτο και στο υδρογόνο οπότε σχηματίζεται ημιπολικός δεσμόα στο ιόν αμμωνίου
ΜΟΡΙΑΚΑ ΤΡΟΧΙΑΚΑ
Τα Μοριακά τροχιακά σχηματίζονται με τον συνδυασμό όλων των ατομικών τροχιακών των ατόμων του μορίου. προκύπτει από ανάμειξη ατομικών τροιακών και σχηματισμό νέων υβριδικών μοριακών
Τα μοριακά τροχιακά συμβολίζονται με τα ελληνικά γράμματα σ, π, δ, φ, (ενώ τα ατομικά s, p, d,
Ο μοριακός τροχιακός υβριδισμός έχει διάφορους τύπους όπως το sp3, sp2, sp ο κάθε ένας από αυτούς έχει τις εφαρμογές του
Τα νέα τροχιακά των μορίων μπορεί να είναι ενεργιακά συμφέροντα (δεσμικά) ή
ΣΧΗΜΑΤΙΣΜΟΣ ΜΟΡΙΑΚΩΝ ΤΡΟΧΙΑΚΩΝ, ΔΕΣΜΙΚΑ ΚΑΙ ΑΝΤΙΔΕΣΜΙΚΑ ΤΡΟΧΙΑΚΑ ΜΟΡΙΑΚΟΥ ΔΕΣΜΟΥ
Ενώ τα ατομικά τροχιακά ανήκουν σε έναν πυρήνα, τα μοριακά τροχιακά ανήκουν σε δύο ή περισσότερους ατομικούς πυρήνες.
Σχηματίζονται συνδυάζοντας ατομικά τροχιακά με επαρκή σύγκλιση
Κάθε μοριακό τροχιακό έχει συγκεκριμένη ενέργεια, που χαρακτηρίζεται περίπου από το αντίστοιχο δυναμικό ιονισμού.
Ανάλογα με τοην ισχύ του δεσμού , υπάρχουν τριών ειδών μοριακά τροχιακά: Δεσμού ή σύνδεσης που ενισχύουν τον δεσμο, χαλάρωσης που αποσταθεροποιούν τον δεσμό και αδιάφορα που δεν συμμετέχουν σε μοριακό δεσμο. Ένα μόριο είναι σταθερό όταν τα μοριακά τροχιακά σύνδεσης υπερτερούν των μοριακών τροχιακών χαλάρωσης.
Κατά την δημιουργία μοριακών τροχιακών δυατομικών μορίων χημικών στοιχείων, (ίδια άτομα) διακρίνονται δύο τροχιακά , το ένα ενεργειακά πιο πλεονεκτικό (δεσμικό) και το άλλο ενεργιακά ασύμφορο (αντιδεσμικο). Αυτό οφείλεται στην σχετική θέση των ηλεκτρονίων των τροχιακών όταν ευθυγραμμίζονται με τους πυρήνες τους τα ηλεκτρόνια βρίσκονται σε πλαϊνές ή σε αντιδιαμετρικές θέσεις
ΔΗΜΙΟΥΡΓΙΑ ΟΜΟΙΟΠΟΛΙΚΟΥ ΔΕΣΜΟΥ
κατά την σύνδεση των δύο ατόμων με ομοιοπολικός δεσμός
τα δύο άτομα που θα προσεγγίσουν για την δημιουργία ομοιοπολικού δεσμού πρέπει να προέρχονται από τα κοντινά άτομα του δεσμού έχουν καθώς βέβαια και για τον σχηματισμό του κοινού τροχιακού,(μοριακό) πρέπει τα δύο (ηλεκτρονιακά τροχιακά) που θα το αποτελοέσουν να έχουν μαγνητικές ροπές αντίθετης φοράς.
Στο μόριο του υδρογόνου, , όσο πλησιάζουν τα άτομα λόγω έλξης των ηλεκτρονίων από τον δεύτερο πυρήνα, το τροχιακό του ενός επικαλύπτει το τροχιακό του άλλου έως την απόσταση όπου η άπωση των πυρήνων να αυξάνει σημαντικά κι εκεί είναι το μήκος του δεσμού και η ελαχίστη ενέργεια.
Ανάμιξη τροχιακών λέγεται υβριδισμός των τροχιακών
Εδώ συμβαίνει υβριδισμός ατομικών τροχιακών και Δημιουργία μοριακών τροχιακών
Παραδείγματα υβριδοποιημένων τροχιακών
Μεθάνιο CH4 Υβριδοποίηση στον Άνθρακα. 2 (ηλεκτρονίων) τροχιακών της 2s υποστοιβάαδας και 2 από την 2p και δημιουργούνται τέσσερα υβριδοποιημένα τροχιακά τα 4 sp3. Στην συνέχεια συνδυάζονται με τα s τροχιακό 4 ατόμων Υδρογόνου, για να κάνουν τέσσερα νέα υβριδικά μοριακά τροχιακά s-sp3 με μεταξύ τους γωνία στον χώρο 109,5ο
Αιθυλένιο C2H4 Ένα τροχιακό (ηλεκτρονίων) της 2s υποστοιβάαδας και 2 από την 2p δημιουργούνται τρία υβριδοποιημένα τροχιακά τα 3 sp2. Στην συνέχεια συνδυάζονται με τα s τροχιακό 3 ατόμων Υδρογόνου, για να κάνουν τρία νέα υβριδικά μοριακά τροχιακά s-sp2 με μεταξύ τους γωνία στο επίπεδο 120ο
Αιθίνιο C2H2 Ένα τροχιακό (ηλεκτρονίων) της 2s υποστοιβάαδας και 1 από την 2p δημιουργούνται δύο υβριδοποιημένα τροχιακά τα 2 sp2. Στην συνέχεια συνδυάζονται με τα s τροχιακό 2 ατόμων Υδρογόνου, για να κάνουν δύο νέα υβριδικά μοριακά τροχιακά s-sp2 με μεταξύ τους γωνία στο επίπεδο 120ο
Δήμητρα Σπανού
πηγες
Θεωρία μοριακών τροχιακών - Βικιπαίδεια (wikipedia.org)
Laborecke.de – Ammonium-Nachweis in der Mikrogaskammer
Θεωρία μοριακών τροχιακών - Βικιπαίδεια (wikipedia.org)
Θεωρία μοριακών τροχιακών - Βικιπαίδεια (wikipedia.org)
Θεωρία μοριακών τροχιακών (chemie.de)
https://dlefkad.blogspot.com/2017/02/blog-post.html https://panagiotisathanasopoulos.gr/uploads/files/pdf/xglk_K1_math6_theory_site.pdf