Orbitale atomowe

Orbitale atomowe są regionem wokół jądra atomu, w którym prawdopodobnie będzie elektron

Co to są orbitale atomowe?

A Orbital atomowy Jest zdefiniowany jako trzywymiarowy region wokół jądra atomu, w którym prawdopodobnie znajdzie elektron. Podobnie jak orbity planet, istnieją orbitale, które są mniejsze i bliżej jądra, a inne, które są dalsze.

Orbitale atomowe są zdefiniowane przez zestaw trzech liczb kwantowych. Niezależnie od tych liczb, tylko dwa elektrony, które muszą mieć przeciwne kolce na każdym orbicie.

Przypomnijmy, że atomy są tworzone przez rdzeń ładunku dodatniego, który zawiera protony i neutrony, otoczone jednym lub więcej elektronów. Te ostatnie są bardzo małymi cząstkami o obciążeniu ujemnym i obracają się wokół jądra dzięki przyciąganiu przeciwnych obciążeń.

Elektrony obracają się wokół jądra podobnego do sposobu, w jaki planety obracają się wokół Słońca. Jednak „orbity” elektronów nie są płaskie, ani nie są dobrze zdefiniowane jako orki planety. Elektrony są zorganizowane w tych obszarach przestrzeni zwanych orbitali atomowych.

Rodzaje orbitali atomowych

Orbitale atomowe mogą być czystymi orbitalnymi hybrydowymi orbitalami. Ponadto czyste orbitale atomowe mogą być różnych typów.

Czyste orbitale atomowe

Jak sugeruje twoje imię, są to najprostsze orbitale atomowe. Każdy izolowany atom ma równoważny zestaw czystych lub niekombinowanych orbitali atomowych. Te z kolei mogą być różnych typów:

• Orbitale s: Są orbitalami w sposób kulisty i są najbardziej penetrujące ze wszystkich orbitali atomowych (to znaczy tych, którzy przez większość czasu umieszczają elektron bliżej jądra).
• Orbitale p: Te orbitale istnieją z drugiego poziomu energii. Są orbitale, które mają dwa płaty zorientowane wzdłuż jednej z osi współrzędnych kartezjańskich. W każdym atomie są trzy poziomy energii p_X, P_I I p_z.
• Orbitale d: Są zestawem małych penetrujących orbitali o różnorodnych formach i istnieją z trzeciego poziomu energii. Na tym samym poziomie energii może być pięć różnych orbitali, które są D_Xy, D_Xz, D_{i z}, D_X2-y2 i d_Z2.
• Orbitale f: Są to orbitale atomowe, które istnieją tylko z czwartego poziomu energii. Na każdym poziomie jest maksymalnie siedem typów f.

Może ci służyć: procesy termodynamiczne

Hybrydowe orbitale atomowe

Są to orbitale atomowe wynikające z kombinacji czystych orbitali atomowych. Jego forma i orientacja przestrzenna zależy od łącznych orbitali. Niektóre przykłady hybrydowych orbitali to orbitale sp, sp, sp, sp,², sp³, sp³D, sp³D², itp.

Atomowa hybrydyzacja orbitalna

Atomowa hybrydyzacja orbitalna jest procesem kombinacji czystych orbitali atomowych w celu utworzenia hybrydowych orbitali atomowych z odpowiednią orientacją w celu utworzenia wiązań między atomami.

Te hybrydowe orbitale są reprezentowane z literami czystych orbitali, które były mieszane, z wykładnikami wskazującymi liczbę każdego typu czystego orbity, które weszły do ​​mieszanki. Na przykład sposs orbital sp³D powstaje przez orbital, trzy p i jeden d.

Dlaczego hybrydowe orbitale są?

Zgodnie z teorią powiązań Valencia wiązanie chemiczne powstaje, gdy orbital atomowy jednego atomu jest przytłoczona orbitem atomowym drugiego, tworząc kowalencyjne wiązanie. Jeśli nakładanie się jest czołowe, powstaje wiązanie typu sigma, a jeśli powstaje wiązanie PI.

Oznacza to, że aby utworzyć wiązanie kowalencyjne, orbitale atomowe muszą mieć odpowiednią orientację.

Jednak nie zawsze jest to możliwe w przypadku czystych orbitali atomowych (S, P, D i F). Tak więc, zgodnie z teorią, atomy łączą orbitale atomowe, tworząc zestaw nowych orbitali hybrydowych, które mają odpowiednią orientację.

Szkolenie hybrydowych orbitali

Hybrydyzacja jest podobna do łączenia soków o różnych owocach.

Może ci służyć: wydajność teoretyczna

Jeśli połączymy 3 czyste orbitale atomowe (trzy szklanki różnych soków owocowych), zawsze otrzymamy trzy hybrydowe orbitale atomowe (trzy szklanki miksowania).

Z drugiej strony, im więcej szklanek rodzaju soku dodajemy do mieszanki, tym bardziej będzie wyglądać mieszanka tego typu soku. Podobnie, im bardziej atomowe orbitale typu mieszania, wówczas bardziej hybrydowe orbitale będą wyglądać na te czyste orbitale.

Atomowe liczby kwantowe i orbitalne

Różne orbitale atomowe odpowiadają roztworom matematycznym równania Schrödinga. Rozwiązania te są powiązane z zestawem liczb całkowitych zwanych liczbą kwantową.

Orbital atomowy jest zdefiniowany przez pierwsze trzy liczby kwantowe:

Główna liczba kwantowa (N)

To określa poziom energii orbity, a zatem średnia odległość elektronu do jądra. Jest to naturalna liczba od 1.

Wtórny pęd kwantowy lub kątowy (L)

Nazywany również podkładem energii, określa to kształt orbity atomowej. Może mieć wartości między 0 a N-1 i określić rodzaj orbity atomowej, że chodzi o:

• Jeśli l = 0, to będzie orbital S
• Gdy l = 1, będzie to typ orbity p
• Jeśli l = 2, to będzie to typ orbity d
• Gdy l = 3, będzie to orbital typu itp.

Pęd kątowy określa, ile podpisów pasuje do każdego głównego poziomu energii. Jeśli chodzi o każdą wartość N, L może mieć wartości między 0 a N-1, więc liczba możliwych podkresów będzie zawsze równa n.

Liczba kwantowa momentu magnetycznego (m_L)

Określ orientację w atomowej przestrzeni orbitalnej. Może to uzyskać całe wartości między -l i +L (w tym 0) i określić liczbę orbitali atomowych w ramach każdego poziomu.

Może ci służyć: alfa-Zotoglutarate: Właściwości, funkcje i aplikacje

Na przykład w podpisji p, która odpowiada l = 1, są trzy orbitale, ponieważ m_L może być warte -1, 0 i +1 (odpowiadające orbitale p_X, P_I I p_z).

Podajmy przykład: elektroniczna konfiguracja atomu elementu chemicznego boru z 5 elektronami wynosi 1S²2S²2P_X¹: Orbital 1S Zawiera dwa elektrony, 2s zawiera jeszcze dwa, a orbital 2P_X Zawiera jeden.

Inny przykład: konfiguracja węgla elektronicznego z sześcioma elektronami ma konfigurację elektroniczną 1S²2S²2P_X¹2P_I¹, Gdzie Orbital 1s ma dwa elektron, 2s i dwa ostatnie orbitale zawierają pojedynczy elektron.

Przykłady orbitali atomowych

Każdy orbital atomowy jest określany przez określoną kombinację pierwszych trzech liczb kwantowych. Niektóre przykłady orbitali atomowych i ich odpowiednich liczb kwantowych przedstawiono poniżej:

Orbitalny	N	L	ML
1s	1	0	0
3dXy	3	2	-2
4pz	4	1	+1
5 dX2-y2	5	2	+2

Bibliografia

1. Britannica, redaktorzy Encyclopaedia (2020). Orbital | Chemia i fizyka. Zaczerpnięte z Britannica.com.
2. Byjus (2021). Ogólne wytyczne dotyczące przepisów dotyczących ochrony danych (RODO) BYJU. Pobrane z Byjusa.com.
3. Libetexts - Turo School in Cornwall (2020). Orbitale atomowe. Pobrane z chemii.Librettexts.org.