X'inhu l-orbitals atomika?

Fil-Kimika u l-Fiżika tal orbitals atomika - funzjoni msejħa mewġa, li jiddeskrivi l-kwalitajiet karatteristiċi ta 'mhux aktar minn żewġ elettroni fil-viċinanza tal-nukleu atomiku jew nuklei tas-sistema bħal fil-molekula. Orbitali hija spiss jidhru bħala żona tridimensjonali li fih ikun hemm 95 fil-mija probabbiltà tal-konstatazzjoni tal elettron.

Orbitals u orbita

Meta pjaneta jiċċaqlaq madwar ix-Xemx, hija tiddeskrivi triq jissejjaħ orbita. Bl-istess mod atomu jistgħu jiġu rappreżentati fil-forma ta 'elettroni, dawran fl-orbita madwar il-nukleu. Fil-fatt, kollox huwa differenti, u l-elettroni huma fiż-żoni ta 'spazju magħrufa bħala l-orbitals atomika. kontenut atomu Kimika simplifikata mudell ta 'kalkolu għall-mewġa tal-ekwazzjoni ta' Schrödinger u għalhekk jiddeterminaw istati possibbli ta 'l-elettron.

Orbiti u orbitals ħoss simili, iżda dawn għandhom tifsiriet differenti għal kollox. Huwa kruċjali li wieħed jifhem id-differenza bejniethom.

Stampi ma tistax orbita

Biex jinbena l-trajettorja ta 'xi ħaġa, għandek bżonn tkun taf eżattament fejn l-għan huwa, u jkun kapaċi li jiġi ddeterminat fejn se jkun fil-mument. Dan mhux possibbli għal elettron.

Skond il-prinċipju inċertezza Heisenberg, huwa impossibbli li tkun taf eżattament fejn il-partiċelli huwa fil-mument u fejn se tkun aktar tard. (Fil-fatt, il-prinċipju jgħid li huwa impossibbli li jiġi stabbilit fl-istess ħin u bl-ċertezza assoluta tal-momentum tagħha u l-momentum).

Għalhekk, huwa impossibbli li jibnu mozzjoni tal-elettron madwar l-nukleu orbita. Huwa dan problema kbira? No Jekk xi ħaġa huwa impossibbli, għandu jittieħed, u li jinstabu modi biex tikseb madwar.

Elettroniċi idroġenu - orbitali 1s-

Ejja ngħidu li jeżistu idroġenu wieħed u fuq ċertu żmien huma grafikament pożizzjoni tal elettron wieħed stampat. Ftit wara dan, il-proċedura hija ripetuta, u l-osservatur ssib li l-partiċelli hija f'pożizzjoni ġdid. Kif qabbdet barra mill-ewwel post fit-tieni, mhuwiex magħruf.

Jekk irridu tkompli taġixxi b'dan il-mod, gradwalment ffurmaw tip ta 3D-mappa tal-postijiet li x'aktarx fejn il-partiċelli.

Fil-każ ta ' l-atomu idroġenu elettron jista' jkun kullimkien fi spazju sferika madwar l-nukleu. Id-dijagramma turi cross section ta 'l-ispazju sferika.

95% tal-ħin (jew kwalunkwe perċentwal oħra, għaliex mija fil-mija ċertezza jista 'jipprovdi dimensjonijiet univers), l-electron se jkun fir-reġjun spazju pjuttost faċilment determinat qrib biżżejjed għall-qalba. Tali plott huwa msejjaħ orbitali. orbitals atomika - reġjun ta 'spazju li fih hemm elettron.

X'hemm hu tagħmel? Ma nafux, ma jistgħux ikunu jafu, u so I biss jinjora l-problema! Nistgħu biss jgħidu li jekk l-elettron ikun fi orbitali partikolari, din se jkollha ċerta enerġija.

Kull orbitali għandha isem.

L-ispazju okkupat mill elettroni idroġenu imsejħa '1s orbitali. L-unità hawnhekk ifisser li l-partiċelli hija fil-qrib għall-qalba tal-livell ta 'enerġija. S jindika l-forma tal-orbita. S-orbitals relattivi sferikament simetriku għall-qalba - mill-inqas bħala sfera vojta minn materjal pjuttost dens bi ċentrali fil-ċentru tagħha.

2s

Li jmiss orbitali - 2s. Huwa simili għal 1s, ħlief li l-aktar qasam probabbli li jsibu l-elettron huwa farther mill-nukleu. Dan il-livell ta 'enerġija orbitali sekonda.

Jekk inti tħares mill-qrib, tinduna li l-eqreb lejn il-nukleu għandha wieħed aktar reġjun b'densità elettroni ftit ogħla ( "densità" huwa mod ieħor biex jirreferi għall-probabbiltà li l-partiċelli huwa preżenti f'ċertu post).

2s-elettroni (u 3s, 4s, u l-bqija. D.) Onfoq parti mill-ħin tagħhom hija ħafna eqreb lejn iċ-ċentru tal-atomu minn wieħed jistenna. Dan jirriżulta fi tnaqqis żgħir fl-enerġija tagħhom fuq i-orbitals. L-eqreb l-electron approċċi l-nukleu, l-anqas enerġija tagħhom.

3s-, 4s-orbitals (u t. D.) Pożizzjonata aktar il-bogħod mill-atomu ċentru.

P-orbitals

Mhux elettroni kollha jgħixu-i orbitali (fil-fatt, ftit minnhom huma hemmhekk). Fuq l-ewwel livell ta 'enerġija huwa l -uniku post disponibbli għalihom hija l-lokazzjoni ta' l-1s, it-tieni 2s miżjuda u 2p.

Orbitals ta 'dan it-tip jidhru aktar bħal 2 blalen identiċi huma konnessi ma' xulxin fil-nukleu. Id-dijagramma turi ħsieb traversali ta 'reġjun spazjali 3-dimensjonali. Għal darb'oħra, turi orbitali biss ir-reġjun bi 95 fil-mija probabbiltà li jsibu elettroni wieħed.

Jekk aħna nimmaġinaw il-pjan orizzontali li jgħaddi mill-qalba b'tali mod li parti waħda mill-orbita se tkun tinsab fuq il-pjan, u l-oħra taħt dan, allura jkun hemm żero probabbiltà ta 'konstatazzjoni tal-elettron f'dan il-pjan. Peress li l-jiċċaqlaq partiċelli minn naħa għall-oħra, jekk hu qatt ma jkun jista 'jgħaddi mill-pjan ċirku? Dan huwa minħabba n-natura mewġa tagħha.

B'differenza s-, p orbitali għandha directivity ċerti.

Fuq kull livell ta 'enerġija jista' jkollhom tliet orbitals p assolutament ekwivalenti f'angoli retti ma 'xulxin. Huma arbitrarju maħtura mill-simboli p _{x, y p,} up _z. Allura magħmula għall-konvenjenza - xi tfisser id-direzzjonijiet ta 'X, Y jew Z, huwa qed tinbidel kontinwament, t atomu biex saltwarjament jiċċaqilqu fl-ispazju ...

P-orbitals fuq il-livell tieni enerġija tissejjaħ 2p _{x y} 2p u 2p _z. Hemm huma simili orbitali u segwi _{- 3P x, 3P y, 3P} z, 4p x, y 4p, 4p z u l-bqija.

livelli kollha, ħlief għall-ewwel, għandhom p-orbitals. Fil ogħla "petali" pull, bl-aktar post probabbli li jsibu l-elettron f'distanza akbar mill-nukleu.

D u f 'orbitals

Minbarra l-s- u p-orbitals, hemm żewġ settijiet oħra ta 'orbitals disponibbli għall elettroni għal livelli ogħla ta' enerġija. It-tielet eżistenza possibbli ta 'ħames d-orbitals (ma' forom kumplessi u ismijiet) u 3s- u 3P-orbitals _{(3P x, 3P y, 3P} z). B'kollox hemm 9 minnhom hawnhekk.

Fir-raba ', flimkien ma' 4s u 4p u 4d jidhru addizzjonali 7 f 'orbitals - biss 16, wkoll disponibbli fil-livelli kollha ta' enerġija ogħla.

Akkomodazzjoni elettroni fil orbitals

Atomu jistax jiġi rappreżentat bħala dar ħafna fancy (bħal piramida maqlub) mal-nukleu jgħixu fil-pjan terran, u diversi kmamar fuq l-art ta 'fuq okkupati minn elettroni:

• fil-pjan terran hemm biss 1 kamra tal-banju (1s);
• -tieni għandha erba kmamar (2s, 2p _{x y} 2p u 2p _z);
• fit-tielet sular għandu 9 kmamar (wieħed 3s, tliet 3P u ħames 3d-orbitals) u l-bqija.

Iżda l-kmamar mhumiex kbar ħafna. Kull wieħed minnhom jista 'jkun fihom biss 2 elettroni.

A konvenjenti mod biex juru l-orbitals atomika li fihom il-partiċelli huma - huwa li jiġbed "ċellula quantum."

ċellula quantum

orbitals atomika jistgħu jkunu rappreżentati bħala pjazez bi l-elettroni fihom, jidhru bħala vleġeġ. Spiss vleġeġ tipponta 'l fuq u' l isfel, jintużaw biex juru li dawn il-partiċelli huma differenti minn xulxin.

L-bżonn li elettroni differenti fil-atomu hija konsegwenza ta 'l-teorija tal-kwantum. Jekk ikunu orbitals differenti - li l-multa, iżda jekk ikunu jinsabu fil waħda, bejniethom għandu jkun hemm xi differenza sottili. teorija kwantistika tagħti l-proprjetajiet tal-partiċelli, li tissejjaħ "spin" - biss lilu u tindika d-direzzjoni tal-vleġeġ.

elettroni 1s-orbitali b'żewġ mpinġi bħala kwadru b'żewġ vleġeġ tipponta 'l fuq u' l isfel, iżda wkoll jistgħu jiġu rreġistrati aktar malajr bħala l-1s ^2. Dan jinqara bħala "wieħed i żewġ" u mhux bħala "wieħed i kwadru." M'għandekx jikkonfondi-numri f'din notazzjoni. Hija tindika l-livell ewwel enerġija, u t-tieni - in-numru ta 'partiċelli fuq il-orbitali.

ibridizzazzjoni

Fil-kimika, ibridizzazzjoni huwa l-kunċett ta 'taħlit orbitals atomika in ibridi kapaċi tqabbil ta' elettroni ġdid biex jiffurmaw rabtiet kimiċi. Sp-ibridizzazzjoni jispjega l-bonds kimiċi ta 'komposti bħal alkini. F'dan il-mudell, il-orbitals atomiċi ta '2s tal-karbonju u 2p huma mħallta, li jiffurmaw żewġ orbitals sp. Aċitilena C ₂ H ₂ tikkonsisti f'żewġ atomi tal-karbonju biex jiffurmaw σ-konnessjoni u żewġ Õ bonds addizzjonali sp--dafar sp.

Karbonju orbitals atomika fil idrokarburi saturati jkollhom l-istess sp ³ ibridu orbitali, forma dumbbell, porzjon wieħed minnhom huwa ħafna ikbar mill-oħra.

Sp ² hija simili għall-ibridizzazzjoni preċedenti u hija ffurmata minn taħlit wieħed i u żewġ p-orbitals. Per eżempju, fi molekula etilene huma ffurmati tliet sp ² - u wieħed p-orbitali.

orbitals atomika: prinċipju mili

Imagining tranżizzjonijiet minn atomu wieħed għall-ieħor fit-tabella perjodika tal-elementi kimiċi, huwa possibbli li jiġu installati l-struttura elettronika li jmiss ta 'atomu mill-tqegħid partiċelli aktar fil-orbitali disponibbli li jmiss.

Elettroni, qabel il-mili livelli ogħla ta 'enerġija, jokkupaw aktar baxxi, eqreb lejn il-qalba. Fejn hemm għażla, huma mimlija orbitals individwalment.

Din il-proċedura għal mili magħrufa bħala regola Hund s. Huwa japplika biss meta l-orbitals atomika jkollhom enerġiji indaqs u wkoll tgħin biex jimminimizzaw stmerrija bejn l-elettroni, li jagħmel atomu aktar stabbli.

Għandu jiġi nnutat li fil-i orbitali enerġija hija dejjem ftit inqas minn dik tad-distrett fl-istess livell ta 'enerġija, sabiex l-ewwel huwa dejjem mimli qabel l-aħħar.

Dak li hu verament stramba hija l-pożizzjoni 3d-orbitals. Dawn huma f'livell ogħla minn 4s, u għalhekk 4s-orbitals huma mimlija ewwel, u allura l-3D- u 4p-orbitals.

konfużjoni simili iseħħ u f'livelli ogħla ma 'numru kbir ta' ponti therebetween. Għalhekk, per eżempju, orbitals atomika 4f ma jimtlewx sakemm l-sedili huma okkupati fi 6s.

Għarfien tal-proċedura tal-mili huwa ċentrali għal fehim ta 'kif jiddeskrivu l-istruttura elettronika.