Γ΄ Λυκείου: Τροχιακά s, p, d, f ... και η κυματοσυνάρτηση Ψ

1. Δείτε  για τις στιβάδες Κ, L δηλ. για τις υποστιβάδες 1s, 2s, 2p πως επικαλύπτονται τα τροχιακά τους: 1s, 2s, 2px, 2py, 2pz:

2. Παρακάτω μπορείτε να δείτε τα d τροχιακά:

3. Δείτε τώρα το απίθανο: Από το 1s έως το 3d τροχιακό. Πως ο ένας χώρος επικαλύπτει τον άλλο.

και μετά ...μουσικής:

4. Δείτε παρακάτω τα d τροχιακά:

5. Ακολουθούν τα f τροχιακά:

6. Τα g τροχιακά...

7. Για την κυματοσυνάρτηση Ψ:
ΣΧΟΛΙΚΟ ΒΙΒΛΙΟ: Οι κυματοσυναρτήσεις ψ που αποτελούν λύσεις της εξίσωσης Schrodinger, για το άτομο του υδρογόνου, ονομάζονται ατομικά τροχιακά.
Τα ατομικά τροχιακά αποτελούν συναρτήσεις της θέσης του ηλεκτρονίου στο άτομο δηλ. είναι είναι της μορφής ψ(x,y,z) όπου x, y, z  είναι οι συντεταγμένες που καθορίζουν τη θέση του e γύρω από τον πυρήνα.

Δείτε λοιπόν τι είναι τα x,y,z:

 

 

Από την εξίσωση Schrodinger π.χ. για n=2, l=1, ml=0 προκύπτει η κυματοσυνάρτηση ψ(2pz) που περιέχει τις μεταβλητές r,θ,φ.  Το τρισδιάστατο γράφημα του τετραγώνου της ψ(2pz) ως προς τις γωνίες θ,φ δίνει τον γνωστό αλτήρα στον άξονα z (στον οποίο υπάρχει πιθανότητα 90-99 % να βρεθεί το e).

Αυτό το σύνολο σημείων που υπάρχει πιθανότητα να βρεθεί το e λέγεται ηλεκτρονιακό νέφος 2pz ή απλά τροχιακό 2pz  (γι αυτό τη φράση ατομικό τροχιακό κανονικά πρέπει να την κρατάμε μόνο για το ψ).

Αν στη εξίσωση Schrodinger η τριάδα τιμών n,l, ml δεν είναι επιτρεπτή τότε προκύπτει ψ=0 (απουσία e).

Γ΄Λυκείου: σ,π δεσμοί - Υβριδισμός

Προτεινόμενοι browsers: Firefox και Edge

σ δεσμοί

1. Η θεωρία δεσμού σθένους για τα μόρια Η2, ΗCl, Br2, H2S και PH3.  Πατήστε  εδώ και επιλέξτε πρώτα Valence Atοmic Orbitals και στη συνέχεια επιλέξτε το μόριο που προτιμάτε.

π δεσμός

2. Επίσης για τη θεωρία δεσμού σθένους (επιλέξτε: valence bond theory)  και για σ,π δεσμούς (επιλέξτε: pi bonding) πατήστε εδώ  Επίσης μπορείτε από στο molecular orbital theory μπορείτε να δείτε για τη θεωρία των μοριακών τροχιακών.

3. Για την  ενέργεια του συστήματος Η-Η σε συνάρτηση με την απόσταση των πυρήνων των δύο ατόμων Η μπορείτε να δείτε εδώ

Η ενέργεια του συστήματος Η-Η σε συνάρτηση με την απόσταση των πυρήνων των δύο ατόμων Η

                                                        

4.  Δείτε  εδώ  κι εδώ πως δημιουργεί υβριδικά τροχιακά (sp3, sp2, sp) το άτομο του άνθρακα.

5. Υβριδικά τροχιακά στο C2 H6 (αιθάνιο), C2H4 (αιθένιο), C2H2 (αιθίνιο) εδώ
6.  Στο video που ακολουθεί φαίνονται τα sp υβριδικά τροχιακά που χρησιμοποιεί το Be (Βηρύλλιο) στην ένωση BeCl2                                        

                      

7.  Στο video που ακολουθεί φαίνονται τα sp2 υβριδικά τροχιακά που χρησιμοποιεί το B (Βόριο) στην ένωση BF3 

                    

8.  Ερωτήσεις (στα αγγλικά)  στον υβριδισμό: 1,  2,  3, 4  5

9.  Στο βίντεο που ακολουθεί δείτε όλα τα είδη υβριδισμού (sp3, sp2, sp)

                   

10. Φυσικά υπάρχουν κι άλλα είδη υβριδισμού:

Για sp3d , sp3d2 και τα άλλα γνωστά είδη υβριδισμού πατήστε εδώ

11. Δείτε πως οι πυρήνες όλων των ατόμων στο μόριο του αιθυλενίου βρίσκονται στο ίδιο επίπεδο και οι πυρήνες όλων των ατόμων στο μόριο του ακετυλενίου βρίσκονται στην ίδια ευθεία-επίπεδο: 

Ακετυλένιο

Αιθυλένιο

Περισσότερα εδώ

12.  Υβριδισμό εμφανίζει και το Ν , Ο κ.λ.π.

Το Ν στη θεμελιώδη κατάσταση έχει ηλεκτρονιακή δομή:

 Αν το άτομο Ν χρησιμοποιούσε στην αμμωνία ΝΗ3 για τον σχηματισμό ομοιοπολικών δεσμών τα τρία αμιγή p ατομικά τροχιακά του, η γωνία του του δεσμού Η-Ν-Η θα ήταν 90 μοίρες. Επειδή όμως η γωνία δεσμού είναι 107,3  μοίρες, συμπεραίνουμε ότι το Ν χρησιμοποιεί sp3 υβριδικά τροχιακά. Με υβριδισμό του 2s και των 2p τροχιακών δημιουργούνται τέσσερα sp3 υβριδικά τροχιακά στα οποία τοποθετούνται 5 e.

 Με επικάλυψη των τριών ημισυμπληρωμένων sp3 υβριδικών τροχιακών με το 1s ατομικό τροχιακό του Η σχηματίζονται 3σ δεσμοί (Ν-Η). Το τέταρτο συμπληρωμένο sp3 υβριδικό τροχιακό καταλαμβάνει την τέταρτη κορυφή του τετραέδρου (μη δεσμικό ζεύγος e)

ΣΗΜ:  Τα παραπάνω δεν αναφέρονται στο σχολικό βιβλίο της Γ΄Λυκείου και ως εκ τούτου το Ν θεωρούμε ότι σχηματίζει "πάντα" δεσμούς με τα τρία p αμιγή τροχιακά π.χ. στο Ν2.  Στην ΝΗ3 όμως όπως βλέπουμε δεν ισχύει αυτό.
Προσομοιώσεις για ενώσεις του Ν και Ο που εμφανίζουν υβριδισμό εδώ κι εδώ

13. Κατεβάστε από εδώ μία παρουσίαση (σε ppsx ) για τον υβριδισμό από το συνάδελφο Σιάπκα Δημήτρη.

Γ΄ Λυκείου: Ηλεκτρονιακή δόμηση ατόμων (aufbau principle)

1. Κατανομή ηλεκτρονίων σε τροχιακά για άτομα στη θεμελιώδη κατάσταση.
Ξεκινήστε την παραπάνω εφαρμογή  πατώντας εδώ Επιλέξτε από τον Περιοδικό Πίνακα το στοιχείο που θέλετε και δείτε την κατανομή των  e σε τροχιακά.

Άλλες εφαρμογές για την κατανομή e: 1,  2, 3, 4, 5, 6

2. Κατανομή ηλεκτρονίων σε τροχιακά για ιόντα στη θεμελιώδη κατάσταση.

Ξεκινήστε την εφαρμογή εδώ Επιλέξτε από τον Περιοδικό Πίνακα π.χ. Fe και δείτε την κατανομή των e του ατόμου του Fe. Μετά πατήστε Ιοnize και δείτε για το Fe2+. Αν πατήστε Ionize Again θα δείτε την κατανομή των e για το Fe3+.

3. Κανόνας του Hund

Δοκιμάστε εδώ ένα καταπληκτικό chemistry applet για να εμπεδώσετε τον κανόνα του Ηund (π.χ. προσπαθήστε να βάλετε πρώτα 2e στο 2px αντί του σωστού 1 στο 2px και 1 στο 2py).
Δυστυχώς έχει μόνο μέχρι Z=18.

ΟΔΗΓΙΕΣ: Πρώτα play , μετά επιλέξτε και σύρετε το 1s τροχιακό κ.λ.π. και αφήστε το εκεί που λέει drag objects here. Μετά σύρετε τα e και βάλτε τα μέσα στο τροχιακό. Πατήστε done για δείτε αν είναι σωστό.Συνεχίστε με το επόμενο στοιχείο που εμφανίζεται. Αν θέλετε να το παραβλέψετε πατήστε skip και πάτε στο επόμενο. Με το undo αναιρείται κάτι που κάνατε. Με το reser ξεκινάτε από την αρχή.

                                   

4. Δείτε εδώ τα e του ατόμου του Cl και πως δημιουργείται ο ομοιοπολικός δεσμός Cl-Cl.

5. Μνημονικός κανόνας:

6. Και για εμπέδωση ένα test  ΕΔΩ (σύρετε και συμπληρώστε τα τροχιακά με μονήρη ή ζεύγη e)

Γ΄Λυκείου: Τροχιακά s, p, d, f ... και η κυματοσυνάρτηση Ψ

1. Δείτε  για τις στιβάδες Κ, L δηλ. για τις υποστιβάδες 1s, 2s, 2p πως επικαλύπτονται τα τροχιακά τους: 1s, 2s, 2px, 2py, 2pz:

2. Παρακάτω μπορείτε να δείτε τα d τροχιακά:

3. Δείτε τώρα το απίθανο: Από το 1s έως το 3d τροχιακό. Πως ο ένας χώρος επικαλύπτει τον άλλο.

και μετά ...μουσικής:

4. Δείτε παρακάτω τα d τροχιακά:

5. Ακολουθούν τα f τροχιακά:

6. Τα g τροχιακά...

7. Για την κυματοσυνάρτηση Ψ:
ΣΧΟΛΙΚΟ ΒΙΒΛΙΟ: Οι κυματοσυναρτήσεις ψ που αποτελούν λύσεις της εξίσωσης Schrodinger, για το άτομο του υδρογόνου, ονομάζονται ατομικά τροχιακά.
Τα ατομικά τροχιακά αποτελούν συναρτήσεις της θέσης του ηλεκτρονίου στο άτομο δηλ. είναι είναι της μορφής ψ(x,y,z) όπου x, y, z  είναι οι συντεταγμένες που καθορίζουν τη θέση του e γύρω από τον πυρήνα.

Δείτε λοιπόν τι είναι τα x,y,z:

 

 

Από την εξίσωση Schrodinger π.χ. για n=2, l=1, ml=0 προκύπτει η κυματοσυνάρτηση ψ(2pz) που περιέχει τις μεταβλητές r,θ,φ.  Το τρισδιάστατο γράφημα του τετραγώνου της ψ(2pz) ως προς τις γωνίες θ,φ δίνει τον γνωστό αλτήρα στον άξονα z (στον οποίο υπάρχει πιθανότητα 90-99 % να βρεθεί το e).

Αυτό το σύνολο σημείων που υπάρχει πιθανότητα να βρεθεί το e λέγεται ηλεκτρονιακό νέφος 2pz ή απλά τροχιακό 2pz  (γι αυτό τη φράση ατομικό τροχιακό κανονικά πρέπει να την κρατάμε μόνο για το ψ).

Αν στη εξίσωση Schrodinger η τριάδα τιμών n,l, ml δεν είναι επιτρεπτή τότε προκύπτει ψ=0 (απουσία e).