Atomic orbitals

Atomiske orbitaler er et område rundt kjernen av et atom der et elektron sannsynligvis vil være

Hva er atomiske orbitaler?

EN Atomic orbital Det er definert som et tre -dimensjonalt område rundt kjernen til et atom, der det sannsynligvis vil finne et elektron. I likhet med planetene til planetene er det orbitaler som er mindre og som er nærmere kjernen, og andre som er videre.

Atomiske orbitaler er definert av et sett med tre kvantetall. Uansett disse tallene er det bare to elektroner som må ha motsatte ryggrader i hver bane.

Husk at atomer er dannet av en positiv ladekjerne som inneholder protoner og nøytroner, omgitt av en eller flere elektroner. De sistnevnte er veldig små partikler med negativ belastning, og dreier seg om kjernen takket være tiltrekningen av motsatte belastninger.

Elektronene dreier seg om kjernen som ligner på hvordan planetene dreier seg om solen. Imidlertid er "bane" av elektroner ikke flate, og de er heller ikke godt definert som planetene. Elektronene er organisert i de romområdene som kalles atombaner.

Typer atomiske orbitaler

Atomiske orbitaler kan være rene orbitale atomhybride orbitaler. I tillegg kan rene atombaner være av forskjellige typer.

Rene atombaner

Som navnet ditt antyder, er dette de enkleste atomiske orbitalene. Hvert isolert atom har et tilsvarende sett med rene eller ikke -kombinerte atombaner. Disse kan på sin side være av forskjellige typer:

• Orbitals s: De er orbitaler på en sfærisk måte og er den mest gjennomtrengende av alle atombaner (det vil si de som plasserer elektronet nærmere kjernen mesteparten av tiden).
• Orbitaler P: Disse orbitalene eksisterer fra det andre energinivået. De er orbitaler som har to fliser orientert langs en av de kartesiske koordinataksene. Det er tre orbitale P -energinivåer i hvert atom, som er orbitalene P_x, p_og Og s_z.
• Orbitals d: De er et sett med små gjennomtrengende orbitaler med forskjellige former, og som eksisterer fra det tredje energinivået. I samme energinivå kan det være fem forskjellige orbitaler, som er D_Xy, d_Xz, d_{og z}, d_X2-y2 og d_Z2.
• Orbitaler f: De er atomiske orbitaler som bare eksisterer fra det fjerde energinivået. På hvert nivå er det maksimalt syv F -typer.

Kan tjene deg: Termodynamiske prosesser

Hybrid atomiske orbitaler

De er de atomiske orbitaler som følger av kombinasjonen av rene atombaner. Dens form og romlig orientering avhenger av orbitalene som kombineres. Noen eksempler på hybride orbitaler er orbitalene SP, SP², sp³, sp³D, sp³d², etc.

Atomisk orbital hybridisering

Atomisk orbital hybridisering er kombinasjonsprosessen av rene atomiske orbitaler for å danne hybrid atomiske orbitaler med tilstrekkelig orientering for å danne bindinger mellom atomer.

Disse hybride orbitalene er representert med bokstavene i de rene orbitalene som var blandet, med eksponenter som indikerer antallet av hver type ren orbital som kom inn i blandingen. For eksempel en sposs orbital sp³d dannes av en orbital s, tre p og en d.

Hvorfor er hybrid orbitaler?

I følge Valencia Link Theory blir den kjemiske bindingen dannet når et atombane for ett atom blir overveldet med atombanen til et annet for å danne en kovalent binding. Hvis overlappingen er frontal, dannes en Sigma -type binding, og hvis en PI -binding dannes.

Dette innebærer at for at det kovalente båndet skal dannes, må atombaner ha passende orientering.

Dette er imidlertid ikke alltid mulig med rene atomorbitaler (S, P, D og F). Så ifølge teorien kombinerer atomer atomiske orbitaler for å danne et sett med nye hybride orbitaler som har tilstrekkelig orientering.

Trening av hybrid orbitaler

Hybridisering ligner på å kombinere juice av forskjellige frukt.

Kan tjene deg: teoretisk ytelse

Hvis vi kombinerer 3 rene atomorbitaler (tre glass med forskjellige fruktjuicer), vil vi alltid få tre hybrid atomiske orbitaler (tre miksebriller).

På den annen side, jo flere glass av en type juice vi legger til blandingen, jo mer vil blandingen til denne typen juice se. Tilsvarende vil de mer atomiske orbitaler av en blandingstype, så vil de mer hybride orbitalene bli sett ut som disse rene orbitalene.

Atomisk kvante og orbital tall

De forskjellige atombanene tilsvarer de matematiske løsningene i Schröding -ligningen. Disse løsningene er assosiert med et sett med hele tall som kalles kvantetall.

Et atombane er definert av de tre første kvantetallene:

Hovedkvantumnummer (n)

Dette definerer energinivået til orbitalen, og derfor den gjennomsnittlige avstanden til elektronet til kjernen. Det er et naturlig tall fra 1 og utover.

Sekundær kvante eller vinkelmomentum (L)

Også kalt Energy Sub -nivå, dette bestemmer formen til en atombane. Den kan ha verdier mellom 0 og n-1 og bestemme hvilken type atombane som den handler om:

• Hvis L = 0, vil det være en s
• Når L = 1, vil det være en orbital type P
• Hvis L = 2, vil det være en orbital type D
• Når L = 3, vil det være en type F -orbital, etc.

Vinkelmomentet bestemmer hvor mange underutstyr som passer innenfor hvert hovedenerginivå. Når det gjelder hver n-verdi, kan l ha verdier mellom 0 og n-1, så antall mulige undernivåer vil alltid være lik n.

Kvantum antall magnetiske øyeblikk (m_l)

Bestem orienteringen i det atomiske orbitalrommet. Dette kan skaffe hele verdier mellom -L og +L (inkludert 0) og bestemmer antall atomiske orbitaler innenfor hver underutvalg.

Det kan tjene deg: Alpha-Zotoglutarat: Egenskaper, funksjoner og applikasjoner

For eksempel, i undernivå P, som tilsvarer L = 1, er det tre orbitaler, siden m_l kan være verdt -1, 0 og +1 (tilsvarer orbitalene P_x, p_og Og s_z).

La oss gi et eksempel: den elektroniske konfigurasjonen av et atom i det kjemiske borekjemiske elementet, med 5 elektroner, er 1s²2s²2p_x¹: Orbital 1s Den inneholder to elektroner, 2S inneholder to til, og Orbital 2p_x Den inneholder en.

Et annet eksempel: den elektroniske karbonkonfigurasjonen, med seks elektroner, har elektronisk konfigurasjon 1s²2s²2p_x¹2p_og¹, Der 1s orbital har to elektroner, inneholder også 2s og de to siste orbitalene et enkelt elektron.

Eksempler på atomiske orbitaler

Hvert atombane bestemmes av en bestemt kombinasjon av de tre første kvantetallene. Noen eksempler på atombaner og deres respektive kvantetall er presentert nedenfor:

Orbital	n	l	ml
1s	1	0	0
3dXy	3	2	-2
4pz	4	1	+1
5 dX2-y2	5	2	+2

Referanser

1. Britannica, redaktørene av Encyclopaedia (2020). Orbital | Kjemi og fysikk. Hentet fra Britannica.com.
2. Byjus (2021). General Data Protection Regulation (GDPR) retningslinjer BYJU. Hentet fra Byjus.com.
3. LIBETEXTS - Turo School in Cornwall (2020). Atomic orbitals. Hentet fra Chem.Librettexts.org.