förenklad orbital modell

1. Vad är en atomorbital och hur hänger detta ihop med skalen?
Traditionellt benämner man de platser runt en atom där de kan hålla sina elektroner som skal. Detta är en förlegad och inte så användbar
modell. Om vi vill kunna använda atomens struktur till att förklara kemisk bindning och andra fenomen noggrannare måste använda en mer
avancerad modell. Denna modell är kvantmekanisk i sin natur och anger förenklat energinivåer (orbitaler) som är möjliga för elektronen
befinna sig i runt en specifik atom. Dessa nivåer kan beräknas med en ekvation för sannolikhetsfördelningen av elektronerna runt en
atomkärna som postulerades av Ernest Schrödinger. De möjliga energinivåerna (orbitaler) är lösningar till denna ekvation. Varje lösning
(orbital) kan hålla max 2 elektroner.
• Huvudnivå: Som grundregel kan man säga att detta motsvarar raden i det periodiska systemet. Varje huvudnivå har ett visst antal möjliga
energinivåer (undernivåer), antalet beror på hur många frihetsgrader varje nivå har (förenklat antalet variabler som bestämmer
ekvationen för huvudnivån) De olika undernivåerna ser alltid likadana ut (utseende och antal e-) men har olika energi beroende på vilken
huvudnivå de tillhör.. Antalet elektroner i varje undernivå bestäms i sin tur av hur många orbitaler undernivån har. (orbital =plats i rymden
runt atomen som kan upptas av max 2 elektroner, lösning till Schrödinger ekvationen)
• Undernivå 1 kallas för s. s är alltid den första undernivån som fylls på varje huvudnivå.
Undernivå 1(s) består av 1 st orbital (plats för 2 elektroner). Första s undernivån heter 1s (eftersom den tillhör den 1:a huvudnivån). Den
andra s undernivån kallas för 2s (då den tillhör huvudnivå 2) osv.
• Undernivå 2 kallas för p. p är alltid den andra undernivån som fylls på varje huvudnivå från och med undernivå 2. Undernivå 2(p) består av
3 st orbitaler (var och en med plats för 2 elektroner).
Första p undernivån heter 2p (eftersom den tillhör 2 huvudnivån), den andra p undernivån kallas för 3p (då den tillhör huvudnivå 3) osv.
• Undernivå 3 kallas för d. d är alltid den tredje undernivån som fylls på varje huvudnivå från och med undernivå 3. Undernivå 3(d) består
av 5 st orbitaler (var och en med plats för 2 elektroner).
Första d undernivån heter 3d (eftersom den tillhör 3:e huvudnivån), den andra d undernivån kallas för 4d (då den tillhör huvudnivå 4) osv.
Anders Nimmermark
Anders.nimmermark@ulricehamn.se

2. K = 2e- (1s2)
L = 8e- = 2e-+6e- (2s22p6)
M = 18e- = 2e-+6e- + 10e-
(3s23p63d10)
N = 32e- = 2e-+6e- +10e- +14e-
(4s24p64d104f14)
Elektroner /huvudnivå (skal)
1
2
3
4
K
L
M
N
max 18e-
max 32e-
Energi
Kärnan
6 e-
2 e-
6 e-
2 e-
2 e-
2 e-
10 e-
Skal 2 s
Skal 2 p
Skal 3 s
Skal 3 p
Skal 3 d
Skal 4 s
Skal 1 s
Dessa orbitaler saknas i
bilden på grund av
utrymmesskäl, ligger på
högre e-nivåer
Atomens huvudnivåer (skal) motsvarar olika energier, där varje huvudnivå byggs upp av 1 eller flera undernivåer
Anders Nimmermark
Anders.nimmermark@ulricehamn.se

3. De vanligaste atomorbitalernas utseende
• s-orbitalerna som alltid är den första lösningen (lägst energi) på
varje huvudnivå är alltid sfäriska, och består av en orbital (dvs 2
elektroner)
• p-orbitalerna är alltid den andra lösningen (energinivån). Totalt
får vi tre lösningar som har denna energi. Tre lösningar
(orbitaler) medför att 6 elektroner kan hållas i denna
undernivå. P-orbitaler är alltid hantelformade och ligger i tre
riktningar längs koordinataxlarna.
• d-orbitalerna är alltid den andra lösningen (energinivån). Totalt
får vi fem lösningar som har denna energi. Fem lösningar
(orbitaler) medför att 10 elektroner kan hållas i denna
undernivå. En av orbitalerna ligger på X och y axlarna, tre av
orbitalerna ligger mellan två olika koordinataxlar medan den
femte orbitalen har ett mer udda utseende.
Anders Nimmermark
Anders.nimmermark@ulricehamn.se

4. Bindningar bildas genom att atomorbitaler överlappar varandra
s s
Enkelbindningen som vanligast bildas enligt mönstren nedan kallas för s-bindning och är helt symmetrisk
runt atomernas sammanbindningsaxel. För överlapp krävs att det finns elektroner i orbitalerna.
s-bindning skapas genom rakt
överlapp av 2 st s orbitaler.
p p
s-bindning skapas
genom rakt överlapp av
2 st p orbitaler
s-bindning skapas
genom rakt överlapp av
1st s och 1 st p orbitaler
Anders Nimmermark
Anders.nimmermark@ulricehamn.se

5. Bindningar bildas genom att atomorbitaler överlappar varandra
p p
p-bindning bildas när av att de vinkelräta p –orbitalerna överlappar varandra. Denna bindning är
inte symmetrisk runt bindningsaxeln. Precis som för en s-bindning krävs det att det finns
elektroner i orbitalerna.
c c cc
cc
Bindningen finns ovanför och nedanför
bindningsaxeln.
OBSERVERA att de två loberna som
överlappar under och över är en
bindning
Anders Nimmermark
Anders.nimmermark@ulricehamn.se

6. Bindningar bildas genom att atomorbitaler överlappar varandra
Bensen C6H6 har 1 st
vinkelrät p orbital
innehållande en elektron
på varje kol.
Dessa 6 vinkelräta p-
orbitaler överlappar
varandra och ger en enda
stor p bindning där
elektronerna är
delokaliserade över alla
sex kolen
Anders Nimmermark
Anders.nimmermark@ulricehamn.se

7. En dubbelbindning består av en s-bindning och en p-bindning. Där s-bindningen ligger längs bindningsaxeln (x) och p-
bindningen ligger antingen längs z-axel eller y-axeln
En Trippelbindning består av en s-bindning längs x-axeln och två p-bindningar vardera längs y och z axlarna
cc
cc
Bindningar bildas genom att atomorbitaler överlappar varandra
Flervärda bindningar
Anders Nimmermark
Anders.nimmermark@ulricehamn.se

8. Bindningar bildas genom att atomorbitaler överlappar varandra
d-orbitalerna kan ge upphov till tre olika bindningar.
s-bindning om överlappet är rakt
p-bindning om överlappet är vinkelrätt mot bindningsaxeln
d-bindning om två d-orbitaler överlappar via samtliga lober
Några andra bindningsbildande överlapp
Ett rakt överlapp mellan en av d-orbitalerna (dz2) och en s
eller en p orbital ger upphov till en s-bindning.
Ett vinkelrätt överlapp mellan en d-orbital och en p-orbital
ger upphov till en p-bindning
Anders Nimmermark
Anders.nimmermark@ulricehamn.se