Atomik ve moleküler orbital simetrisi

Orbital kavramına gelmeden önce bu durumu açıklığa kavuşturan temel unsurlar neler onlardan bahsetmek istiyorum,bu sayede konuyu hem daha iyi kavramış oluruz hemde aklımızda tutması daha kolay olacaktır.Bilindiği gibi atom çekirdek ve elektron denen bir yapı bütünüdür. (kuvvet taşıyıcı parçacıklar dışında)bunlarda kuarklar,leptonlar ve kuvvet taşıyıcılarından oluşur,proton ve nötron kuarklardan,elektron ise zayıf bir parçacık olan lepton grubu bir parçacığıdır ve radyoaktivite dışında bütün kimyasal olaylar burada gerçekleşir,proton + yüklü olup çekirdeğin büyük bir hacmini oluşturur ve sırasıyla nötron nötr olup proton ve elektron arası bir kütleye sahiptir,elektron ise en hafif parçacıktır bu grupta.Daha öncede bahsettiğimiz gibi,kimyasal olaylar çekirdeğin elektrona olan uzaklığı ve orbital (elektronun bulunma ihtimalinin yüksek olduğu bölgeler olarak tanımlanır genelde) kapsamında gerçekleşmesiyle oluşurlar.Bu simetri başta n kabuğu olup farklı değerde kuantum numaraları alabilir.Başkuantum sayısı katmanın çekirdeğe olan uzaklığıyla ilgili bir durumdur,bu değer n’in 1,2,3 .. gibi değerlerini alır ve bu değer yükseldikçe elektron çekirdekten uzaklaşır ve elektonu koparmak daha kolay olur vs, bu duruma ise I.iyonlaşma enerjisi denir.
Buraya kadar şimdilik bilinen temel bilgileri tekrar ettik,bundan sonra ise orbital dağılımlarının ne şekilde davrandığı konusu üzerinde duracağız,bilindiği gibi bir orbitalde spinleri farklı maksimum 2 elektron bulunur ve bu katmanlar arttıkça bu değerler 0/0/-1,0+1 gibi yörünge kuantum sayıları alır,burada üzerinde duracağımız asıl konu uyarılmış ve temel hal durumlarıdır,örneğin Hcı bileşiğini ele alalım,elektron konfügirasyonu ise şu şekilde olacaktır.
H(1)=1s1 1e verecek
CI(17)=1s2 2s2 2p6 3s2 3p5 1 e alacaktır ve burada melez bir simetri yapı sergileyecektir,sonuçta HCI bileşiği oluşacaktır,molekülümüz tekli bağla bağlanmıştır lewis yapısı dolayısıyla ve polar kovalent ir bağ içerir.
Şimdi ise asıl bizi ilgilendiren konu olan simetri yapılarımızı ele alacağız,bundan önce ki konuda ‘Woodward-hoffman’ yaklaşımı adında bir kuramdan bahsetmiştik,burada esas olan şey simetriyi koruyan her yapı belirli bir yapıda bileşen oluşturacak,bu durum ise yapının daha yüksek enerjili orbital düzenini bozacaktır,burada söylemek istediğim asıl şey tek atom içeren orbitallerinde,moleküler orbitaller gibi birer simetriye sahip oluşlarıdır.Şekil ve büyüklük bağlamında bile değişime uğramış olsalarda simetrik yapılarını aynen muhafaza edeceklerdir fakat daha öncede söylediğimiz gibi,topralm enerji operatörü olan H değeri atomik orbitalin şeklini değiştirerek enerjisinde farklı bir değer almasını sağlar,bu durumda moleküler orbitalin hangi eksen koordinatında değilde hangi dalga fonksiyonunda olduğunu gösteren işaret değişebilir.Enerji durumu integral çarpımı fonksiyonunu veriğinden işaretin burada bir değeri yoktur ve değişmez,toplam enerjisi ise Ψ.HΨ şeklindedir,burada bilmemiz gereken şey esasında moleküllerin simetri eksenlerinin dalga fonksiyonlarının Ψ işareti değişse de molekülün hamiltyon dalga fonksiyonuna olan öarpımı toplam enerjiyi değiştirmez değişen sadece dalga fonksiyonudur.
Tekrar başa dönecek olursak,atomik orbital yapısı molekül simetri yapısından farklıdır,mesela dalga fonksiyonu sabitken,çarpım değeri orbitalin ekseni değiştireceğinden dolayısıyla dalga fonksiyonunun simetrisi de değişecektir.

İsmail Çelik

Kaynaklar :
Modern Üniversite Kimyası (Cilt-I)
Kuantum Kimyası (Prof.Dr.Zekiye Çınar)