Universalclimate.com

Fyra sorters orbitaler & deras former

Fyra sorters orbitaler & deras former

Atomer består av en tung kärna omgiven av ljus elektroner. Elektronerna beteende styrs av reglerna för kvantmekaniken. Dessa regler kan elektroner att ockupera specifika regioner kallas orbitaler. Samspelet mellan atomer är nästan uteslutande genom deras yttersta elektroner, så formen på dessa orbitaler blir mycket viktigt. Till exempel när atomer ställs bredvid varandra, om deras yttersta orbitaler överlappar varandra då de kan skapa en stark kemisk bindning; så lite kunskap om formen på orbitalsna är viktigt för att förstå Atom interaktioner.

Kvanttal och orbitaler

Strukturera av periodiska systemet är ett direkt resultat av quantum mekaniska regler.

Fysiker har funnit det bekvämt att använda stenografi för att beskriva vad som kännetecknar elektroner i en atom. Stenografi är i form av quantum numrerar; dessa siffror kan bara vara heltal, inte bråk. Den främsta quantum numrerar, n, är relaterad till energin av elektronen; sedan finns det orbital kvanttal, l, och quantumen för vinkelformig momentum, m. Det finns andra kvanttal, men de är inte direkt relaterade till formen på orbitalsna. Orbitaler är inte banor, i betydelsen att vara banor runt kärnan; i stället representerar de positioner där elektronen är mest sannolikt att finna.

S-orbitaler

För varje värde i n finns det en orbital där både l och m är lika med noll. Dessa orbitaler är klot. Ju högre värdet på n, ju större området —, desto mer sannolikt är det att elektronen kommer att finnas längre från kärnan. Sfärernas är inte lika tät i hela; de är mer som kapslade skal. Av historiska skäl kallas detta ett s orbital. På grund av reglerna för kvantmekanik, lägsta energi elektronerna, med n = 1, måste ha både l och m lika med noll, så enda orbitalen som finns för n = 1 är s orbital. Den orbital s finns även för alla andra värdet på n.

P orbitaler

När n är större än ett, öppna fler möjligheter. L, orbital kvanttal, kan ha valfritt värde upp till n-1. När l motsvarar en, orbitalen kallas en p orbital. P orbitaler ser ungefär som hantlar. För varje l går m från positiv till negativ l steg i taget. Så, för n = 2, l = 1 m kan lika 1, 0 eller -1. Det innebär att det finns tre versioner av p orbitalen: en med hantel upp och ner, en annan med hantel-till-höger och en annan med hantel i rät vinkel mot både av de andra. P orbitaler finns för alla huvudsakliga kvanttal större än ett, även om de har ytterligare struktur som n blir högre.

D orbitaler

När n = 3, då l kan lika 2, och när l = 2 m kan lika 2, 1, 0, -1 och -2. L = 2 orbitaler kallas d orbitaler, och det finns fem olika sådana som motsvarar de olika värdena för m. N = 3, l = 2, m = 0 orbital ser också ut som en hantel, men med en donut i mitten. De andra fyra d orbitalsna ser ut som fyra ägg staplade på slutet i en square mönster. Olika versioner har bara äggen pekar i olika riktningar.

F orbitaler

N = 4, l = 3 orbitaler kallas f orbitaler, och de är svårt att beskriva. De har flera komplexa funktioner. Till exempel, n = 4, l = 3, m = 0; m = 1; och m =-1 orbitaler är formade som hantlar igen, men nu med två munkar mellan ändarna av barbell. Andra m-värdena ser ut ungefär som en bunt av åtta ballonger, med alla sina knutar bindas ihop i mitten.

Visualiseringar

Matematik för elektron orbitaler är ganska komplexa, men det finns många online resurser som ger grafiska genomföranden av de olika orbitalsna. Dessa verktyg är mycket hjälpsam i visualisera uppförandet av elektroner runt atomer.