L'orbitale D ha una forma. orbitali atomici. La natura è un eccellente designer

Configurazione elettronica un atomo è una rappresentazione numerica dei suoi orbitali elettronici. Gli orbitali elettronici sono regioni di varie forme situate attorno al nucleo atomico, in cui è matematicamente probabile che si trovi un elettrone. La configurazione elettronica aiuta a dire rapidamente e facilmente al lettore quanti orbitali di elettroni ha un atomo, nonché a determinare il numero di elettroni in ciascun orbitale. Dopo aver letto questo articolo, imparerai il metodo di compilazione delle configurazioni elettroniche.

Passi

Distribuzione di elettroni utilizzando il sistema periodico di D. I. Mendeleev

Trova il numero atomico del tuo atomo. Ogni atomo ha un certo numero di elettroni ad esso associati. Trova il simbolo del tuo atomo nella tavola periodica. Il numero atomico è un numero intero positivo che inizia da 1 (per l'idrogeno) e aumenta di uno per ogni atomo successivo. Il numero atomico è il numero di protoni in un atomo, e quindi è anche il numero di elettroni in un atomo con carica zero.

Determina la carica di un atomo. Gli atomi neutri avranno lo stesso numero di elettroni mostrato nella tavola periodica. Tuttavia, gli atomi carichi avranno più o meno elettroni, a seconda dell'entità della loro carica. Se stai lavorando con un atomo carico, aggiungi o sottrai elettroni come segue: aggiungi un elettrone per ogni carica negativa e sottrai uno per ogni carica positiva.

• Ad esempio, un atomo di sodio con una carica di -1 avrà un elettrone in più Inoltre al suo numero atomico di base di 11. In altre parole, un atomo avrà 12 elettroni in totale.
• Se una noi stiamo parlando circa un atomo di sodio con una carica di +1, un elettrone deve essere sottratto dal numero atomico di base 11. Quindi l'atomo avrà 10 elettroni.

1. Memorizza l'elenco di base degli orbitali. Quando il numero di elettroni aumenta in un atomo, riempiono i vari sottolivelli del guscio elettronico dell'atomo secondo una certa sequenza. Ogni sottolivello del guscio elettronico, una volta riempito, contiene un numero pari di elettroni. Ci sono i seguenti sottolivelli:

   Comprendere il record di configurazione elettronica. Le configurazioni elettroniche sono scritte per riflettere chiaramente il numero di elettroni in ciascun orbitale. Gli orbitali sono scritti in sequenza, con il numero di atomi in ciascun orbitale scritto come apice a destra del nome dell'orbitale. La configurazione elettronica completata ha la forma di una sequenza di designazioni di sottolivello e apici.

   • Ecco, ad esempio, la configurazione elettronica più semplice: 1s 2 2s 2 2p 6 . Questa configurazione mostra che ci sono due elettroni nel sottolivello 1s, due elettroni nel sottolivello 2s e sei elettroni nel sottolivello 2p. 2 + 2 + 6 = 10 elettroni in totale. Questa è la configurazione elettronica dell'atomo neutro al neon (il numero atomico del neon è 10).

2. Ricorda l'ordine degli orbitali. Tieni presente che gli orbitali degli elettroni sono numerati in ordine crescente rispetto al numero del guscio dell'elettrone, ma disposti in ordine di energia crescente. Ad esempio, un orbitale 4s 2 riempito ha meno energia (o meno mobilità) di un orbitale 3d 10 parzialmente riempito o riempito, quindi l'orbitale 4s viene scritto per primo. Una volta che conosci l'ordine degli orbitali, puoi facilmente riempirli in base al numero di elettroni nell'atomo. L'ordine di riempimento degli orbitali è il seguente: 1s, 2s, 2p, 3s, 3p, 4s, 3d, 4p, 5s, 4d, 5p, 6s, 4f, 5d, 6p, 7s, 5f, 6d, 7p.

   • La configurazione elettronica di un atomo in cui tutti gli orbitali sono riempiti avrà la seguente forma: 10 7p 6
   • Si noti che la notazione di cui sopra, quando tutti gli orbitali sono pieni, è la configurazione elettronica dell'elemento Uuo (ununoctium) 118, l'atomo sistema periodico con il numero più alto. Pertanto, questa configurazione elettronica contiene tutti i sottolivelli elettronici attualmente noti di un atomo con carica neutra.

3. Riempi gli orbitali in base al numero di elettroni nel tuo atomo. Ad esempio, se vogliamo annotare la configurazione elettronica di un atomo di calcio neutro, dobbiamo iniziare cercando il suo numero atomico nella tavola periodica. Il suo numero atomico è 20, quindi scriveremo la configurazione di un atomo con 20 elettroni secondo l'ordine sopra.

   • Riempi gli orbitali nell'ordine sopra fino a raggiungere il ventesimo elettrone. Il primo orbitale 1s avrà due elettroni, anche l'orbitale 2s ne avrà due, l'orbitale 2p ne avrà sei, l'orbitale 3s ne avrà due, l'orbitale 3p avrà 6 e l'orbitale 4s avrà 2 (2 + 2 + 6 +2 +6 + 2 = 20 .) In altre parole, la configurazione elettronica del calcio ha la forma: 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 .
   • Si noti che gli orbitali sono in ordine crescente di energia. Ad esempio, quando sei pronto per passare al 4° livello di energia, scrivi prima l'orbitale 4s e poi 3d. Dopo il quarto livello di energia, si passa al quinto, dove si ripete lo stesso ordine. Questo accade solo dopo il terzo livello di energia.

4. Usa la tavola periodica come spunto visivo. Probabilmente avrai già notato che la forma della tavola periodica corrisponde all'ordine dei sottolivelli elettronici nelle configurazioni elettroniche. Ad esempio, gli atomi nella seconda colonna da sinistra terminano sempre con "s 2", mentre gli atomi sul bordo destro della sezione centrale sottile terminano sempre con "d 10", e così via. Usa la tavola periodica come guida visiva alla scrittura di configurazioni - come l'ordine in cui aggiungi agli orbitali corrisponde alla tua posizione nella tabella. Vedi sotto:

   • In particolare, le due colonne più a sinistra contengono atomi le cui configurazioni elettroniche terminano con s orbitali, il blocco di destra della tabella contiene atomi le cui configurazioni terminano con p orbitali, e alla base degli atomi terminano con f orbitali.
   • Ad esempio, quando annoti la configurazione elettronica del cloro, pensa in questo modo: "Questo atomo si trova nella terza riga (o "periodo") della tavola periodica. Si trova anche nel quinto gruppo del blocco orbitale p della tavola periodica, pertanto la sua configurazione elettronica terminerà in. ..3p 5
   • Si noti che gli elementi nelle regioni orbitali d e f della tabella hanno livelli di energia che non corrispondono al periodo in cui si trovano. Ad esempio, la prima riga di un blocco di elementi con orbitali d corrisponde agli orbitali 3d, sebbene si trovi nel 4° periodo, e la prima riga di elementi con orbitali f corrisponde all'orbitale 4f, nonostante sia si trova nel 6° periodo.

5. Impara le abbreviazioni per scrivere lunghe configurazioni elettroniche. Si chiamano gli atomi a destra della tavola periodica gas nobili. Questi elementi sono chimicamente molto stabili. Per abbreviare il processo di scrittura di configurazioni elettroniche lunghe, scrivi semplicemente tra parentesi quadre il simbolo chimico del gas nobile più vicino con meno elettroni del tuo atomo, quindi continua a scrivere la configurazione elettronica dei livelli orbitali successivi. Vedi sotto:

   • Per comprendere questo concetto, sarà utile scrivere una configurazione di esempio. Scriviamo la configurazione dello zinco (numero atomico 30) usando l'abbreviazione del gas nobile. La configurazione completa dello zinco si presenta così: 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 3d 10 . Tuttavia, vediamo che 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 è la configurazione elettronica dell'argon, un gas nobile. È sufficiente sostituire la parte di configurazione elettronica dello zinco con il simbolo chimico dell'argon tra parentesi quadre (.)
   • Quindi, la configurazione elettronica dello zinco, scritta in forma abbreviata, è: 4s 2 3d 10 .
   • Nota che se stai scrivendo la configurazione elettronica di un gas nobile, diciamo argon, non puoi scrivere! Si deve usare l'abbreviazione del gas nobile davanti a questo elemento; per argon sarà neon().

   Utilizzo della tavola periodica ADOMAH

   1. Padroneggia la tavola periodica di ADOMAH. Questo metodo di registrazione della configurazione elettronica non richiede la memorizzazione, tuttavia, richiede una tavola periodica modificata, poiché nella tavola periodica tradizionale, a partire dal quarto periodo, il numero del periodo non corrisponde al guscio dell'elettrone. Trova la tavola periodica ADOMAH, un tipo speciale di tavola periodica progettata dallo scienziato Valery Zimmerman. È facile da trovare con una breve ricerca su Internet.

      • Nella tavola periodica di ADOMAH, le righe orizzontali rappresentano gruppi di elementi come alogeni, gas nobili, metalli alcalini, metalli alcalino terrosi, ecc. Le colonne verticali corrispondono ai livelli elettronici e alle cosiddette "cascate" (linee diagonali che si connettono blocchi s,p,d e f) corrispondono a periodi.
      • L'elio viene spostato in idrogeno, poiché entrambi questi elementi sono caratterizzati da un orbitale 1s. I blocchi del periodo (s,p,d ed f) sono mostrati sul lato destro e i numeri del livello sono riportati in basso. Gli elementi sono rappresentati in caselle numerate da 1 a 120. Questi numeri sono i soliti numeri atomici, che rappresentano il numero totale di elettroni in un atomo neutro.

   2. Trova il tuo atomo nella tabella ADOMAH. Per annotare la configurazione elettronica di un elemento, trova il suo simbolo nella tavola periodica di ADOMAH e cancella tutti gli elementi con un numero atomico più alto. Ad esempio, se devi annotare la configurazione elettronica dell'erbio (68), cancella tutti gli elementi da 69 a 120.

      • Presta attenzione ai numeri da 1 a 8 alla base del tavolo. Questi sono i numeri di livello elettronico, o numeri di colonna. Ignora le colonne che contengono solo elementi barrati. Per l'erbio rimangono le colonne con i numeri 1,2,3,4,5 e 6.

   3. Conta i sottolivelli orbitali fino al tuo elemento. Osservando i simboli dei blocchi mostrati a destra della tabella (s, p, d e f) e i numeri delle colonne mostrati in basso, ignora le linee diagonali tra i blocchi e suddividi le colonne in blocchi-colonne, elencandoli in ordina dal basso verso l'alto. E ancora, ignora i blocchi in cui tutti gli elementi sono barrati. Scrivi i blocchi di colonne partendo dal numero di colonna seguito dal simbolo del blocco, quindi: 1s 2s 2p 3s 3p 3d 4s 4p 4d 4f 5s 5p 6s (per erbio).

      • Nota: la configurazione elettronica di cui sopra Er è scritta in ordine crescente rispetto al numero di sottolivello elettronico. Può anche essere scritto nell'ordine in cui gli orbitali sono riempiti. Per fare ciò, segui le cascate dal basso verso l'alto, non colonne, quando scrivi blocchi di colonne: 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 3d 10 4p 6 5s 2 4d 10 5p 6 6s 2 4f 12 .

   4. Conta gli elettroni per ogni sottolivello elettronico. Conta gli elementi in ogni blocco di colonna che non sono stati barrati attaccando un elettrone da ciascun elemento e scrivi il loro numero accanto al simbolo del blocco per ogni blocco di colonna come segue: 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 10 4s 2 4p 6 4d 10 4f 12 5s 2 5p 6 6s 2 . Nel nostro esempio, questa è la configurazione elettronica dell'erbio.

   5. Prestare attenzione alle configurazioni elettroniche errate. Esistono diciotto eccezioni tipiche relative alle configurazioni elettroniche degli atomi nello stato di energia più basso, chiamato anche stato di energia fondamentale. Non obbediscono alla regola generale solo nelle ultime due o tre posizioni occupate dagli elettroni. In questo caso, la configurazione elettronica effettiva presuppone che gli elettroni si trovino in uno stato di energia inferiore rispetto alla configurazione standard dell'atomo. Gli atomi di eccezione includono:

      • Cr(..., 3d5, 4s1); Cu(..., 3d10, 4s1); Nb(..., 4d4, 5s1); Mo(..., 4d5, 5s1); Ru(..., 4d7, 5s1); Rh(..., 4d8, 5s1); Pd(..., 4d10, 5s0); Ag(..., 4d10, 5s1); La(..., 5d1, 6s2); Ce(..., 4f1, 5d1, 6s2); Gd(..., 4f7, 5d1, 6s2); Au(..., 5d10, 6s1); corrente alternata(..., 6d1, 7s2); Th(..., 6d2, 7s2); papà(..., 5f2, 6d1, 7s2); u(..., 5f3, 6d1, 7s2); Np(..., 5f4, 6d1, 7s2) e centimetro(..., 5f7, 6d1, 7s2).
   • Per trovare il numero atomico di un atomo quando è scritto in forma elettronica, somma semplicemente tutti i numeri che seguono le lettere (s, p, d e f). Funziona solo per atomi neutri, se hai a che fare con uno ione, non funzionerà nulla: dovrai aggiungere o sottrarre il numero di elettroni in più o persi.
   • Il numero che segue la lettera è un apice, non commettere errori nel controllo.
   • La "stabilità di un sottolivello riempito a metà" non esiste. Questa è una semplificazione. Qualsiasi stabilità relativa ai sottolivelli "mezzi pieni" è dovuta al fatto che ogni orbitale è occupato da un elettrone, quindi la repulsione tra gli elettroni è ridotta al minimo.
   • Ogni atomo tende a uno stato stabile e le configurazioni più stabili hanno riempito i sottolivelli sep (s2 e p6). I gas nobili hanno questa configurazione, quindi reagiscono raramente e si trovano a destra nella tavola periodica. Pertanto, se una configurazione termina in 3p 4 , allora ha bisogno di due elettroni per raggiungere uno stato stabile (ci vuole più energia per perderne sei, inclusi gli elettroni di livello s, quindi quattro sono più facili da perdere). E se la configurazione termina in 4d 3 , allora deve perdere tre elettroni per raggiungere uno stato stabile. Inoltre, i sottolivelli riempiti a metà (s1, p3, d5..) sono più stabili rispetto, ad esempio, a p4 o p2; tuttavia, s2 e p6 saranno ancora più stabili.
   • Quando hai a che fare con uno ione, significa che il numero di protoni non è lo stesso del numero di elettroni. La carica dell'atomo in questo caso sarà mostrata in alto a destra (solitamente) di simbolo chimico. Pertanto, un atomo di antimonio con carica di +2 ha la configurazione elettronica 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 3d 10 4p 6 5s 2 4d 10 5p 1 . Si noti che 5p 3 è cambiato in 5p 1 . Fare attenzione quando la configurazione di un atomo neutro termina a sottolivelli diversi da s e p. Quando prendi gli elettroni, puoi prenderli solo dagli orbitali di valenza (s e p orbitali). Pertanto, se la configurazione termina con 4s 2 3d 7 e l'atomo ottiene +2 carica, la configurazione terminerà con 4s 0 3d 7 . Si prega di notare che 3d 7 non cambia, invece gli elettroni dell'orbitale s sono persi.
   • Ci sono condizioni in cui un elettrone è costretto a "spostarsi a un livello di energia più alto". Quando a un sottolivello manca un elettrone per essere metà o pieno, prendi un elettrone dal sottolivello s o p più vicino e spostalo al sottolivello che necessita di un elettrone.
   • Ci sono due opzioni per scrivere una configurazione elettronica. Possono essere scritti in ordine crescente del numero dei livelli di energia o nell'ordine in cui gli orbitali degli elettroni sono riempiti, come mostrato sopra per l'erbio.
   • Puoi anche scrivere la configurazione elettronica di un elemento scrivendo solo la configurazione di valenza, che è l'ultimo sottolivello s e p. Pertanto, la configurazione di valenza dell'antimonio sarà 5s 2 5p 3 .
   • Gli ioni non sono gli stessi. È molto più difficile con loro. Salta due livelli e segui lo stesso schema a seconda di dove hai iniziato e quanto è alto il numero di elettroni.

Le proprietà fisiche e chimiche degli atomi e, di conseguenza, della materia nel suo insieme, sono in gran parte determinate dalle caratteristiche della nuvola di elettroni attorno al nucleo atomico. Un nucleo caricato positivamente attrae elettroni carichi negativamente. Gli elettroni ruotano attorno al nucleo così velocemente che è impossibile individuarne la posizione esatta. Gli elettroni che si muovono attorno al nucleo possono essere paragonati a una nuvola o nebbia, in alcuni punti più o meno densa, in altri piuttosto rarefatta. La forma della nuvola di elettroni, così come la probabilità di trovare un elettrone in qualsiasi punto al suo interno, può essere determinata risolvendo le equazioni corrispondentimeccanica quantistica. Le aree in cui è più probabile che si trovino elettroni sono chiamate orbitali. Ogni orbitale è caratterizzato da una certa energia e non può contenere più di due elettroni. Di solito, gli orbitali a più bassa energia più vicini al nucleo vengono riempiti per primi, poi gli orbitali a più alta energia e così via.

Un insieme di orbitali elettronici con energia vicina forma uno strato (cioè un guscio o un livello di energia). I livelli di energia sono numerati a partire dal nucleo di un atomo: 1, 2, 3,... . Più sono lontani dal nucleo, più spaziosi sono gli strati e più orbitali ed elettroni possono ospitare. Sì, sun-esimo livello n 2 orbitali e possono ospitare fino a 2n 2 elettroni. Gli elementi noti hanno elettroni solo nei primi sette livelli e solo i primi quattro sono pieni.

Ci sono quattro tipi di orbitali, sono indicatiS , p , d e f . Ogni livello (livello) ne ha unoS L'orbitale che contiene gli elettroni più fortemente legati al nucleo. È seguito da trep-orbitali, cinque d -orbitali e infine settef-orbitali.

Guscio n	Numero di orbitali n 2	Tipo di orbitali	Numero di elettroni 2n 2
		S, p
		S, p, d
		S, p, d, f

S - Gli orbitali sono sfericip – la forma di un manubrio o di due sfere contigue,d-orbitali - 4 "petali" e f -orbitali - 8. Nel contesto, questi orbitali assomigliano a quello mostrato nella figura.

Tre R-gli orbitali sono orientati nello spazio lungo gli assi sistema rettangolare coordinate e sono indicati rispettivamentep X, pi e pz; d- e f Gli orbitali si trovano anche a determinati angoli l'uno rispetto all'altro; sfericoS -gli orbitali non hanno orientamento spaziale.

Ogni elemento successivo nel periodo ha un numero atomico maggiore di uno rispetto al numero dell'elemento precedente e contiene un elettrone in più. Questo elettrone in più occupa l'orbitale successivo in ordine crescente. Va tenuto presente che gli strati di elettroni sono diffusi e l'energia di alcuni orbitali degli strati esterni è inferiore a quella di quelli interni. Pertanto, ad esempio, viene prima riempitoS -4° livello orbitale (4S -orbitale), e solo dopo aver eseguito il riempimento di 3d -orbitali. Gli orbitali sono generalmente compilati nel seguente ordine: 1S , 2 S , 2 p , 3 S , 3 p , 4 S , 3 d , 4 p , 5 S , 4 d , 5 p , 6 S , 4 f , 5 d , 6 p , 7 S . Nella notazione usata per rappresentare la configurazione elettronica di un elemento, l'apice sulla lettera che indica l'orbitale indica il numero di elettroni in quell'orbitale. Ad esempio, la voce 1 S 2 2 S 2 2 p 5 significa che su 1S -l'orbitale dell'atomo ha due elettroni, a 2S -orbitali - due, per 2R - cinque elettroni. Atomi neutri che hanno 8 elettroni sul guscio elettronico esterno (cioè riempitoS- e R -orbitali), sono così stabili che praticamente non entrano in nessuno reazioni chimiche. Questi sono gli atomi dei gas inerti. Configurazione elettronica dell'elio 1 S 2, neon - 2 S 2 2 p 6, argon - 3 S 2 3 p 6, cripto - 4 S 2 3 d 10 4 p 6, xeno - 5 S 2 4 d 10 5 p 6 e infine il radon - 6 S 2 4 f 14 5 d 10 6 p 6 .

Secondo il principio di indeterminazione di Heisenberg, la posizione e la quantità di moto di un elettrone non possono essere determinate simultaneamente con assoluta precisione. Tuttavia, nonostante l'impossibilità di determinare con precisione la posizione di un elettrone, è possibile specificare la probabilità di trovare un elettrone in una determinata posizione in un dato momento. La regione dello spazio in cui è alta la probabilità di trovare un elettrone è chiamata orbitale. Il concetto di "orbitale" non va identificato con il concetto di orbita, utilizzato nella teoria di Bohr. L'orbita nella teoria di Bohr è intesa come la traiettoria (percorso) di un elettrone attorno al nucleo.

Gli elettroni possono occupare quattro diversi tipi di orbitali chiamati orbitali s, p, d e f. Questi orbitali possono essere rappresentati da superfici di delimitazione 3D. Le regioni dello spazio delimitate da queste superfici sono solitamente scelte in modo che vi sia una probabilità del 95% di trovare un elettrone al loro interno. Sulla fig. 1.18 mostra schematicamente la forma degli orbitali s e -. L'orbitale s è sferico e gli orbitali - sono a forma di manubrio.

Poiché un elettrone ha una carica negativa, il suo orbitale può essere considerato come una sorta di distribuzione di carica. Tale distribuzione è solitamente chiamata nuvola di elettroni (Fig. 1.19).

Riso. 1.18. La forma degli orbitali s e p.

Riso. 1.19. Una nuvola di elettroni in sezione trasversale. Il cerchio rappresenta l'area attorno al nucleo, all'interno della quale la probabilità di trovare un elettrone è del 95%.

Sistemi. In questo caso, l'orbitale è determinato dall'equazione di Schrödinger a un elettrone con l'Hamiltoniana effettiva a un elettrone; l'energia orbitale è solitamente correlata con (vedi ). A seconda del sistema, per un taglio viene definito l'orbitale, si distinguono orbitali atomici, molecolari e cristallini.

Gli orbitali atomici (AO) sono caratterizzati da tre numeri quantici: principale n, orbitale / e magnetico w. Il valore l = 0, 1, 2,... specifica il quadrato del momento orbitale (angolare) (costante di Planck), il valore m = l,l - 1,..., +1, 0, - 1 ,..., - l + 1, - l-proiezione del momento su un asse z scelto; n numera le energie orbitali. Gli stati con un dato / sono numerati dai numeri n = l + 1, l + 2,... sistema di coordinate centrato sul nucleo AO ha la forma , dove e-angoli polari, r-distanza dal nucleo. R nl (r) la parte radiale dell'AO (funzione radiale), a Y lm (q, j)-sferica. armonica. Quando si ruota il sistema di coordinate sferico. l'armonica è sostituita da una combinazione lineare di armoniche con lo stesso valore di l; la parte radiale dell'AO non cambia durante le virate e l'energia corrispondente a questo AO. il livello è (21 + 1)-volte degenerato. Di solito - un indicatore dell'esponente orbitale e Р pl - un polinomio di grado (n - l - 1). In notazione abbreviata, AO è descritto dal simbolo nl m, e n è indicato dai numeri 1, 2, 3,..., i valori di l = 0, 1, 2, 3, 4, ... corrispondono alle lettere s, p, d, f, g ,...; m indicare in basso a destra, ad es. 2p +1, 3d -2.

Più convenienti sono gli AO contenenti sferici non complessi. armoniche e le loro combinazioni lineari aventi . i valori. Tali AO sono chiamati cubico (tesserale). Hanno la forma , dove (x, y, z) è un polinomio omogeneo (funzione angolare) di grado l rispetto a coordinate cartesiane x, y, z centrato sul nucleo (la direzione degli assi è arbitraria); AO è indicato da simboli, ad es.

Se il polinomio P nl (r) è determinato dalla soluzione dell'equazione di Schrödinger per nel campo di Coulomb del nucleo, si dice AO. simile all'idrogeno. Naib. cubi simili all'idrogeno comunemente usati. AO sono mostrati nella tabella.

ORBITALI IDROGENI s. p, d, f-TIPI

In chimica le applicazioni spesso portano a contorni AO, to-rye m. b. costruito in modo diverso. Naib. cosiddetto comune. superfici di fase, su cui sono raffigurati i valori cubici. armoniche (o sferiche): a determinati angoli polari, il modulo della parte angolare dell'AO è uguale alla distanza dall'origine. Sulla fig. 1 mostra altri, più illustrativi pov-sti, to-ryh abs. i valori di alcuni AO hanno un valore costante. Entrambi i metodi di imaging AR sono praticamente gli stessi solo vicino all'origine delle coordinate. In tutti i casi, i segni + e - (o ombreggiatura) indicano quale segno ha l'AO nell'area data. Come tutte le funzioni d'onda, AO può essere moltiplicato per -1, che cambieràsegno di funzione, tuttavia, non sono i segni di AO ad avere significato in sé,e l'alternanza di segnaletica per il sistema AO nella descrizione del molo. orbitali. Grafico l'immagine AO ​​non ha sempre senso. Pertanto, i quadrati dei moduli sono sferici. le armoniche non dipendono dall'angolo, quindi l'immagine di, ad esempio, AO 2p x e 2p y sarà completamente diversa dall'immagine di AO 2p + e 2p -, sebbene entrambi AO siano completamente equivalenti.

orbitali molecolari(MO) descrivere nel campo di tutti i nuclei e il campo medio del resto. Di norma, i MO non hanno un semplice analita. rappresentazioni e sono usati per esse (vedi). Nei metodi dicono. la funzione d'onda multielettrone degli orbitali è costruita come un prodotto o un determinante, composto da orbitali di spin, cioè orbitali moltiplicati per la funzione spin o (vedi ).

dove 0 = 0,372, b = 0,602, - orbitale atomico 2p z С i (i=1, 2, 3, 4). L'orbitale 1 ha un piano nodale (xy), l'orbitale 2 ha un complemento. piano nodale perpendicolare a questo piano e passante in mezzo

orbitale atomico- funzione d'onda a un elettrone ottenuta risolvendo l'equazione di Schrödinger per un dato atomo; è dato: principale n, orbitale l e magnetico m - numeri quantici. L'unico elettrone dell'atomo di idrogeno forma un orbitale sferico attorno al nucleo: una nuvola di elettroni sferici, come un gomitolo di lana soffice o un batuffolo di cotone avvolto in modo lasco.

Gli scienziati hanno deciso di chiamare l'orbitale atomico sferico s-orbitale. È il più stabile e si trova abbastanza vicino al nucleo. Maggiore è l'energia di un elettrone in un atomo, più velocemente ruota, più la regione della sua permanenza si estende e alla fine si trasforma in un manubrio p-orbitale:

Ibridazione di orbitali- un ipotetico processo di miscelazione di diversi (s, p, d, f) orbitali dell'atomo centrale di una molecola poliatomica con l'aspetto di orbitali identici, equivalenti nelle loro caratteristiche.

5.Modello tetraedrico dell'atomo di carbonio. La teoria della struttura di Butlerov

La teoria della struttura chimica delle sostanze organiche fu formulata da A. M. Butlerov nel 1861.

Punti chiave teoria strutturale scendi a quanto segue:

1) nelle molecole, gli atomi sono collegati tra loro in una certa sequenza secondo la loro valenza. L'ordine di legame degli atomi è chiamato struttura chimica;

2) le proprietà di una sostanza dipendono non solo da quali atomi e in quale quantità fanno parte della sua molecola, ma anche dall'ordine in cui sono interconnessi, cioè dalla struttura chimica della molecola;

3) atomi o gruppi di atomi che hanno formato una molecola si influenzano reciprocamente.

Idee di base su struttura chimica, stabiliti da Butlerov, furono integrati da Van't Hoff e Le Bel (1874), che svilupparono l'idea della disposizione spaziale degli atomi in una molecola organica. in-va e ha sollevato la questione della configurazione spaziale e della conformazione delle molecole. L'opera di van't Hoff gettò le basi per la direzione dell'org. Chimica - stereochimica - studio della struttura spaziale Van't Hoff ha proposto un modello tetraedrico dell'atomo di carbonio - quattro valenze di un atomo in carbonio nel metano sono dirette ai quattro angoli di un tetraedro, al centro del quale è un carbonio atomo, e in cima ci sono atomi di idrogeno.

Acidi carbossilici insaturi

Proprietà chimiche.
Le proprietà chimiche degli acidi carbossilici insaturi sono dovute sia alle proprietà del gruppo carbossilico che alle proprietà del doppio legame. Gli acidi con un doppio legame situato vicino al gruppo carbossilico - acidi alfa, beta-insaturi - hanno proprietà specifiche. Per questi acidi, l'aggiunta di alogenuri di idrogeno e l'idratazione vanno contro la regola di Markovnikov:

CH 2 \u003d CH-COOH + HBr -> CH 2 Br-CH 2 -COOH

Con un'attenta ossidazione, si formano diidrossiacidi:

CH 2 \u003d CH-COOH + [O] + H 2 0 -> HO-CH 2 -CH (OH) -COOH

Nell'ossidazione vigorosa, il doppio legame viene rotto e si forma una miscela di prodotti diversi, da cui è possibile determinare la posizione del doppio legame. L'acido oleico C 17 H 33 COOH è uno dei più importanti acidi insaturi superiori. È un liquido incolore che si indurisce al freddo. Suo formula strutturale: CH 3 -(CH 2) 7 -CH \u003d CH-(CH 2) 7 -COOH.

Derivati ​​degli acidi carbossilici

Derivati ​​degli acidi carbossilici sono composti in cui il gruppo ossidrile di un acido carbossilico è sostituito da un altro gruppo funzionale.

Eteri - materia organica avendo Formula R-O-R"dove R e R" sono radicali idrocarburici. Tuttavia, va tenuto conto del fatto che un tale gruppo può far parte di altri gruppi funzionali di composti che non sono eteri.

esteri(o esteri) - derivati ​​di oxoacidi (sia carbossilici che inorganici) con la formula generale R k E (= O) l (OH) m, dove l ≠ 0, essendo formalmente i prodotti della sostituzione degli atomi di idrogeno degli idrossili -OH funzione acida per residuo idrocarburico (alifatico, alchenile, aromatico o eteroaromatico); sono anche considerati come derivati ​​acilici degli alcoli. Nella nomenclatura IUPAC, gli esteri includono anche derivati ​​acilici di analoghi calcogenuri di alcoli (tioli, selenoli e telluroli).

Differiscono dagli eteri (eteri), in cui due radicali idrocarburici sono collegati da un atomo di ossigeno (R 1 -O-R 2)

Amidi- derivati ​​di oxoacidi (sia carbossilici che minerali) R k E (= O) l (OH) m, (l ≠ 0), che sono formalmente prodotti di sostituzione di gruppi ossidrilici -OH della funzione acida con un gruppo amminico ( non sostituito e sostituito); sono anche considerati come derivati ​​acilici delle ammine. I composti con uno, due o tre sostituenti acilici nell'atomo di azoto sono chiamati ammidi primarie, secondarie e terziarie, le ammidi secondarie sono anche chiamate immidi.

Ammidi di acidi carbossilici - carbossammidi RCO-NR 1 R 2 (dove R 1 e R 2 sono idrogeno, acile o un alchile, arile o altro radicale idrocarburico) sono generalmente indicati come ammidi, nel caso di altri acidi, secondo le raccomandazioni IUPAC, quando si nomina un'ammide, come prefisso viene indicato il nome del residuo acido, ad esempio le ammidi degli acidi solfonici RS(=O 2 NH 2 sono dette sulfamidi.

Cloruro di acido carbossilico(cloruro di acile) - un derivato di un acido carbossilico in cui il gruppo ossidrile -OH nel gruppo carbossilico -COOH è sostituito da un atomo di cloro. La formula generale è R-COCl. Il primo rappresentante con R=H (formilcloruro) non esiste, sebbene la miscela di CO e HCl nella reazione di Gattermann-Koch si comporti come il cloruro di acido formico.

Ricevuta

R-COOH + SOCl 2 → R-COCl + SO 2 + HCl

Nitrili- composti organici formula generale R-C≡N, che sono formalmente derivati ​​dell'acido cianidrico C-sostituiti HC≡N

Kapron(poli-ε-caproammide, nylon-6, poliammide 6) - una fibra sintetica di poliammide ottenuta dal petrolio, un prodotto della policondensazione del caprolattame

[-HN(CH 2) 5 CO-] n

Nell'industria si ottiene per polimerizzazione di un derivato

Nylon(Inglese) nylon) è una famiglia di poliammidi sintetiche utilizzate principalmente nella produzione di fibre.

I più comuni sono due tipi di nylon: il poliesametilene adipamide ( anid(URSS/Russia), nylon 66 (USA)), spesso indicato come nylon proprio e poli-ε-caproammide ( caprone(URSS/Russia), nylon 6 (USA)). Sono note anche altre specie, come la poli-ω-enantoammide ( enant(URSS/Russia), nylon 7 (USA)) e poli-ω-undecanammide ( undecano(URSS/Russia), nylon 11 (USA), rilsan (Francia, Italia)

Formula della fibra anidica: [-HN(CH 2) 6 NHOC(CH 2) 4 CO-] n. L'anide è sintetizzato per policondensazione di acido adipico ed esametilendiammina. Per garantire il rapporto stechiometrico 1:1 dei reagenti necessario per ottenere un polimero con un peso molecolare massimo, si utilizza un sale di acido adipico ed esametilendiammina ( AG-sale):

R \u003d (CH 2) 4, R "\u003d (CH 2) 6

La formula della fibra da kapron (nylon-6): [-HN (CH 2) 5 CO-] n. La sintesi del capron dal caprolattame viene effettuata mediante polimerizzazione idrolitica del caprolattame secondo il meccanismo di "apertura dell'anello - aggiunta":

I prodotti in plastica possono essere realizzati in nylon rigido - ecolon, iniettando nylon liquido nello stampo ad alta pressione, il che si traduce in una maggiore densità del materiale.

Classificazione

CHETOACIDI- sostanze organiche le cui molecole comprendono gruppi carbossilici (COOH-) e carbonilici (-CO-); servono come precursori di molti composti che svolgono importanti funzioni biologiche nel corpo. Disturbi metabolici significativi che si verificano con un certo numero di condizioni patologiche, sono accompagnati da un aumento della concentrazione nel corpo umano di alcuni chetoacidi

tautomerismo del cheto enolo

Metodi per ottenere chetoacidi alfa e beta

Gli α-chetoacidi sono ottenuti per ossidazione degli α-idrossiacidi.

I β-chetoacidi, a causa della loro instabilità, sono ottenuti dagli esteri per condensazione di Claisen.

A chimica organica il termine "reazione di ossidazione" implica che sia ossidato organico composto, mentre l'agente ossidante nella maggior parte dei casi è un reagente inorganico.

Alcheni

KMnO 4 e H 2 O ( ambiente neutro)

3CH2 \u003d CH2 + 2KMnO 4 + 4H 2 O \u003d 3C 2 H 4 (OH) 2 + 2MnO 2 + 2KOH - equazione completa

(ambiente acido)

il doppio legame è rotto:

R-CH 2 \u003d CH 2 -R + [O] → 2R-COOH - equazione schematica

alchilareni

Eitlbenzene-alchilarene

chetoni

I chetoni sono molto resistenti all'azione degli agenti ossidanti e vengono ossidati solo da forti agenti ossidanti quando riscaldati. La rottura si verifica durante il processo di ossidazione. Obbligazioni CC su entrambi i lati del gruppo carbonile e nel caso generale si ottiene una miscela di quattro acidi carbossilici:

L'ossidazione di un chetone è preceduta dalla sua enolizzazione, che può avvenire sia in ambiente alcalino che acido:

Acido del vino(acido diidrossisuccinico, acido tartarico, acido 2,3-diidrossibutandioico) HOOC-CH(OH)-CH(OH)-COOH è un idrossiacido dibasico. I sali e gli anioni dell'acido tartarico sono chiamati tartrati.

Sono note tre forme stereoisomeriche di acido tartarico: D-(-)-enantiomero (in alto a sinistra), L-(+)-enantiomero (in alto a destra) e meso-forma (acido mesotartarico):

diastereomeri- stereoisomeri che non sono immagini speculari l'uno dell'altro. Il diastereomerismo si verifica quando un composto ha più stereocentri. Se due stereoisomeri hanno configurazioni opposte di tutti i rispettivi stereocentri, allora sono enantiomeri.