Atomik orbitaller nedir?

çevresinde en fazla iki elektron karakteristik özelliklerini tarif dalga olarak bilinen bir fonksiyonun, - Kimya ve atomik yörüngelerin Fizik atom çekirdeğinin molekülde gibi sistemin ve çekirdekler. Orbital genellikle elektron bulma yüzde 95 ihtimali vardır, içinde üç boyutlu bir alan olarak gösterilmiştir.

Orbitaller ve yörünge

Bir gezegen güneşin etrafında hareket ettiğinde, buna yörünge adı verilen bir yolunu özetliyor. Benzer şekilde atomu çekirdek etrafında yörüngede çizerek, elektron şeklinde temsil edilebilir. Aslında, her şey farklı ve elektronlar atom orbital olarak bilinen alan bölgelerde bulunmaktadır. Kimya atomu içeriği Schrödinger denkleminin dalga için hesaplama modelini basitleştirilmiş ve bu nedenle elektron olası durumları belirler.

Yörüngeler ve orbitaller benzer ses, ancak tamamen farklı anlamları vardır. Onlar arasındaki farkı anlamak önemlidir.

Görüntüler yörünge olamaz

bir şeyin yörüngesini oluşturmak için, nesnedir tam olarak nerede bilmek gerekir, ve bir an içinde nerede olacağını belirlemek mümkün. Bu, bir elektron için mümkün değildir.

göre Heisenberg belirsizlik ilkesi, parçacık an olduğunu ve daha sonra nerede olacak tam olarak nerede bilmek mümkün değildir. (Aslında, prensip aynı anda ve momentum ve momentum mutlak bir kesinlikle belirlemek mümkün olduğunu söylüyor).

Bu nedenle, çekirdeğin etrafında elektronun bir yörünge hareketi oluşturmak için mümkün değildir. bu büyük bir sorun var mı? Hayır. Bir şeyin imkansız ise, alınmalıdır, ve almak için yollar bulmak.

Elektronik olarak hidrojen - 1s-orbital

Orada bir hidrojen ve belirli bir zamanda grafiksel bir elektron konumunu basılır varsayalım. Kısa bir süre sonra, işlem tekrarlanır, ve gözlemci parçacık yeni konumda olduğunu ortaya koymuştur. o ikinci ilk etapta çıktıktan gibi, bilinmemektedir.

Bu şekilde hareket etmeye devam ederse, yavaş yavaş parçacık muhtemel yerlerin 3D-haritanın bir tür oluşturdu.

durumunda hidrojen atomu elektron çekirdeği çevreleyen bir küresel alan içinde herhangi bir yerde olabilir. diyagram küresel alan bir enine kesitini göstermektedir.

zaman% 95 (veya başka bir yüzdesi, yüzde yüz kesin bir evrenin boyutları sağlayabilir çünkü), elektron çekirdek yeterince yakın oldukça kolay tespit alanı bölgesi içinde olacaktır. Böyle bir arsa yörünge denir. Atomik orbitalleri - bir elektron var olduğu alan bir bölge.

Ne yapıyor? Biz bilmiyoruz bilemez ve bu yüzden Sorunu görmezden! Biz sadece elektron belirli bir yörünge ise, belli bir enerjiye sahip olacağını söyleyebiliriz.

Her yörünge bir adı vardır.

hidrojen elektron tarafından işgal 1s-orbital olarak adlandırılır. Birim burada parçacık enerji seviyesinin çekirdeğine yakın olduğu anlamına gelir. S yörüngesinin şeklini gösterir. S-orbitalleri çekirdeğe küresel simetriye göre - en azından merkezi bir çekirdeğe sahip oldukça yoğun bir malzemeden içi boş bir küre olarak.

2s

Sonraki yörüngesel - 2'ler. Bu elektronu bulmak için en olası alan çekirdekten daha uzak olması dışında 1'ler benzer. Bu ikinci yörünge enerji seviyesi.

Eğer yakından bakarsanız, çekirdeğe daha yakın biraz daha yüksek elektron yoğunluğunun bir daha bölgeye sahip olduğunu göreceksiniz ( "yoğunluk" parçacık belli bir yerde mevcut olma olasılığıyla başvurmak için başka bir yoludur).

2s-elektronlar (ve 3s, 4s, vb. D.) zamanlarının parçası beklenilenden daha atomun merkezinde çok daha yakın olduğunu harcayın. Bu s-orbital üzerindeki enerjisinde hafif bir düşüş ile sonuçlanır. yakın elektron çekirdeği daha az enerjilerini yaklaşır.

3S-, 4S-orbitalleri (t. D) merkez atomundan daha uzak yerleştirilmiştir.

P-orbitalleri

Tüm elektronlar s-yörünge (aslında, çok azı dışarı orada) yaşar. İlk olarak enerji düzeyinde olduğu onlar için sadece bir yer 1'ler, ikinci ekledi 2s ve 2p konumudur.

Bu tip orbitaller gibi daha fazla 2 aynı balonlar çekirdekte birbirine bağlanır görünür. şeması 3 boyutlu bir mekansal bölge arasında bir enine kesit görünümünü göstermektedir. Yine, tek bir elektron bulma yüzde 95 olasılık ile yörünge gösterir tek bölge.

yörüngedeyiz bir bölümü düzlemi üzerinde yer alan ve altındaki diğer olacak şekilde çekirdeğin içinden geçen yatay bir düzlem düşünürsek, o zaman bu düzlemde elektron bulma sıfır olasılık vardır. başka bir bölümünden partikül hamle beri halka düzlemine geçmek mümkün olmayacak olsaydı? Bu, dalga doğasına bağlıdır.

S- farklı olarak, bir p-orbitaline belirli bir yönelme sahiptir.

herhangi bir enerji seviyesinde birbirine dik açılarla üç kesinlikle eşdeğer p orbitalleri sahip olabilir. Bunlar isteğe bağlı olarak semboller _{Px, Py,} ve p _z ile _{gösterilmiştir.} Yani kolaylık için yapılmış - X, Y veya Z yönleri ne anlama geldiğini, sürekli değişiyor, t atomu rastgele uzayda hareket etmek ...

ikinci enerji düzeyine P-orbitalleri 2p _{x 2p, y} ve 2p _{z adlandırılır.} Orada benzer yörünge ve izleyin _{- 3p x, 3p, y 3p} z 4p x 4p y 4p z benzerleri ve.

Tüm seviyeler, ilk hariç, p-orbitalleri vardır. çekirdekten daha uzak mesafeden elektronun bulunma olasılığı en yüksek yer ile yüksek "yaprakları" çekici, At.

d- f-orbitalleri

S- ve p-orbitallerine Buna ek olarak, daha yüksek enerji düzeylerine elektronlar için kullanılabilir orbitalinin iki küme bulunmaktadır. ve 3S- ve 3p-orbitalleri (karmaşık şekiller ve adlarıyla) Beş d-orbital _{(3p x, 3p, y 3p} üçüncü olası varlığı z). Toplamda burada 9'u vardır.

Dördüncü olarak, 4s ve 4 p ve 4d ile birlikte ek bir 7 F-orbitalleri görünür - sadece 16, aynı zamanda, tüm daha yüksek enerji düzeylerine kullanılabilir.

orbitallere Konaklama elektronlar

Bir atom elektron yer üst katlarda zemin katta yaşayan çekirdeğe ve çeşitli odalar ile (ters piramit gibi) çok süslü ev olarak temsil edilebilir:

• zemin katta sadece 1 banyo (1 s) vardır;
• ikinci dört oda (2s, 2p _{x 2p, y} ve 2p _{z) vardır;}
• Üçüncü katta benzeri 9 oda (tek 3s, üç 3p ve beş 3d-orbitaller) ve vardır.

Ama Odalar çok büyük değildir. Her biri sadece 2 elektron içerebilir.

parçacıklar olduğu atomik orbitalleri göstermek için uygun bir yolu - bir çekmektir "kuantum hücreyi."

kuantum hücre

Atomik orbitalleri oklar olarak gösterilmiştir onları elektronlarla kareler olarak temsil edilebilir. Genellikle yukarı bakacak oklar aşağı, bu parçacıklar birbirinden farklı olduğunu göstermek için kullanılır.

atomda farklı elektronu olan gerekliliği kuantum bir sonucudur. Farklı orbitallere varsa - bu iyi, ancak birinde bulunuyorsa, aralarında bazı ince bir fark var olmalıdır. Kuantum teorisi "Spin" denir parçacıkların, özelliklerini verir - sadece onu ve okların yönünü belirtir.

ikisiyle 1s-orbital elektronların iki ok aşağı yukarı dönük ve bir kare olarak gösterilmektedir, ama aynı zamanda 1s ² olarak daha hızlı bir şekilde ^{kaydedilebilir.} Bu "tek lar iki" değil "tek kare s." Gibi okunur Bu gösterimde numaraları karıştırmayın. yörünge üzerindeki partiküllerin sayısı - ilk enerji seviyesi ve ikinci belirtmektedir.

melezleme

kimyada, hibridizasyon kimyasal bağlar oluşturmak için elektron eşleştirme yeni hibrit sahip atom orbitalleri karıştırma kavramıdır. Sp-hibridizasyon gibi alkinler gibi bileşiklerin kimyasal bağlar açıklar. Bu modelde, C-2s ve 2p atomik orbitalleri iki sp-orbitalleri oluşturarak karıştırılmıştır. Asetilen _C2-H2 sp-sp titreşim bir σ-bağlantısı ve iki ek π-bağlar oluşturmak için iki karbon atomu içerir.

doymuş hidrokarbonlar Karbon atom orbitalleri aynı ^sp3 hibrit orbitaline halter biçimli bir kısmı, diğer çok daha büyük olması.

^Sp2 önceki hibridizasyon benzer ve bir S ve iki p-orbitallerine karıştırılmasıyla oluşturulur. ve bir p-orbital - Örneğin, bir etilen molekül içinde üç sp ² oluşturulur.

Atomik orbitaller: doldurma prensibi

kimyasal elementlerin periyodik tabloda bir atomdan geçişleri hayal, bir sonraki uygun yörünge olarak daha fazla parçacık yerleştirerek bir atomu bir sonraki elektronik yapı kurmak mümkündür.

Elektronlar, daha yüksek enerji düzeylerine doldurulmadan önce, göbeğe yakın, alt kaplar. Bir tercih söz konusu olduğunda, bunlar ayrı ayrı orbitalleri doldurulur.

Hund kuralı olarak bilinen dolgu Böyle bir prosedür. Atomik orbitalleri eşit enerjiye sahiptir ve aynı zamanda daha sabit bir atomunu yapar elektron arasında itmeyi en aza indirilmesine yardımcı olması durumunda geçerlidir.

S-yörünge enerjide hep sonuncu önce doldurulur birinci böylece, hep biraz daha az aynı enerji seviyesinde ilçesinde daha olduğunu belirtmek gerekir.

Gerçekten garip pozisyon 3d-orbitalleri olduğunu. sonra tüm 3B ve 4p-orbitalleri Onlar 4s daha yüksek düzeydedir ve bu nedenle 4s-orbitalleri ilk doldurulur ve.

Benzer karışıklık aradaki dikiş çok sayıda yüksek seviyelerde ve gerçekleşir. Tüm koltuklar 6s işgal kadar bu nedenle, örneğin, 4f atomik orbitalleri dolu değildir.

Doldurma işlemi bilgisi elektronik yapısını tanımlamak için nasıl bir anlayış merkezidir.