Conţinut
Atomii sunt compuși dintr-un nucleu greu înconjurat de electroni de lumină. Comportamentul electronilor este guvernat de regulile mecanicii cuantice. Aceste reguli permit electronilor să ocupe regiuni specifice numite orbitale. Interacțiunile atomilor sunt aproape exclusiv prin electronii lor cei mai exteriori, astfel încât forma acestor orbitali devine foarte importantă. De exemplu, atunci când atomii sunt aduși unul lângă altul, dacă orbitele lor cele mai exterioare se suprapun atunci pot crea o legătură chimică puternică; astfel încât unele cunoștințe despre forma orbitalelor sunt importante pentru înțelegerea interacțiunilor atomice.
Numerele cuantice și orbitalii
Fizicienii au considerat că este convenabil să utilizeze shorthand pentru a descrie caracteristicile electronilor dintr-un atom. Scurta este în termeni de numere cuantice; aceste numere pot fi doar numere întregi, nu fracții. Numărul principal cuantic, n, este legat de energia electronului; atunci există numărul cuantic orbital, l și numărul cuantic de moment unghiular, m. Există și alte numere cuantice, dar nu au legătură directă cu forma orbitalelor. Orbitalii nu sunt orbite, în sensul de a fi căi în jurul nucleului; în schimb, ele reprezintă pozițiile în care electronul este cel mai probabil să fie găsit.
S Orbitali
Pentru fiecare valoare a lui n, există un orbital unde ambele l și m sunt egale cu zero. Aceste orbitale sunt sfere. Cu cât valoarea lui n este mai mare, cu atât sfera este mai mare - adică cu atât este mai probabil ca electronul să fie găsit mai departe de nucleu. Sfera nu este la fel de densă în întreaga lume; sunt mai mult ca niște scoici cuibărite. Din motive istorice, aceasta se numește s orbital. Datorită regulilor mecanicii cuantice, electronii cu cea mai mică energie, cu n = 1, trebuie să aibă atât l cât și m egali cu zero, deci singurul orbital care există pentru n = 1 este s orbitalul. Orbitalul s există de asemenea pentru orice altă valoare a lui n.
P Orbitali
Când n este mai mare decât una, se deschid mai multe posibilități. L, numărul orbital cuantic, poate avea orice valoare până la n-1. Când l este egal cu unul, orbitalul se numește orbital p. P orbitalii arată cam ca niște gantere. Pentru fiecare l, m trece de la l pozitiv la negativ în pași de unu. Deci, pentru n = 2, l = 1, m poate fi egal cu 1, 0 sau -1. Aceasta înseamnă că există trei versiuni ale orbitalului p: una cu gantera în sus și în jos, alta cu gantera de la stânga la dreapta și alta cu gantera în unghi drept față de ambele celelalte. Orbitalele P există pentru toate numerele cuantice principale mai mari decât unul, deși au o structură suplimentară pe măsură ce n devine mai mare.
D Orbitali
Când n = 3, atunci l poate egala cu 2, iar când l = 2, m poate egala cu 2, 1, 0, -1 și -2. L = 2 orbitalele se numesc d orbitalele și există cinci diferite care corespund valorilor diferite ale lui m. Orbitalul n = 3, l = 2, m = 0 arată, de asemenea, ca o gantera, dar cu o gogoașă în jurul mijlocului. Ceilalți patru d orbitali arată ca patru ouă stivuite pe capăt într-un model pătrat. Versiunile diferite au doar ouăle îndreptate în direcții diferite.
F Orbitali
N = 4, l = 3 orbitali sunt numiți orbital și sunt dificil de descris. Au multiple caracteristici complexe. De exemplu, n = 4, l = 3, m = 0; m = 1; iar m = -1 orbitali au forma din nou cu ganterele, dar acum cu două gogoși între capetele barei. Celelalte valori m arată ca un pachet de opt baloane, cu toate nodurile lor legate în centru.
visualizations
Matematica care guvernează orbitalele electronilor este destul de complexă, dar există multe resurse online care oferă realizări grafice ale diferitelor orbite. Aceste instrumente sunt de mare ajutor în vizualizarea comportamentului electronilor în jurul atomilor.