Unsa ang atomic orbitals?

Sa Chemistry ug Physics sa atomic orbitals - sa usa ka function nga gitawag tinabyog, nga naghulagway sa mga kabtangan nga kinaiya sa dili na kay sa duha ka electron sa palibot sa atomic nucleus o uyok sa sistema sa ingon sa molekula. Orbital sagad gihulagway ingon nga sa usa ka tulo-ka-dimensional nga dapit sa sulod nga adunay usa ka 95 porsyento kalagmitan sa pagpangita sa electron.

Orbitals ug libot

Sa diha nga ang usa ka planeta nagalihok sa palibot sa Adlaw, kini naglatid sa usa ka dalan nga gitawag sa usa ka orbit. Susama atomo mahimong nagrepresentar sa dagway sa mga electron, nagtuyok sa orbit palibot sa nucleus. Sa pagkatinuod, ang tanan nga butang mao ang lain-laing, ug ang mga electron anaa sa dapit sa luna nga nailhan ingon nga ang mga atomic orbitals. Chemistry atomo sulod ginpasimple nga kalkulasyon nga modelo alang sa halad sa mga Schrödinger talaid ug busa pagtino posible nga nag-ingon sa mga electron.

Mga agianan ug orbitals sa tingog sa susama nga, apan sila bug-os nga lain-laing mga kahulogan. Kini mao ang importante nga makasabut sa kalainan tali sa kanila.

Mga larawan dili libot

Sa pagtukod sa trajectory sa usa ka butang, kamo kinahanglan nga masayud kon diin ang mga butang mao ang, ug makahimo sa pagtino diin kini nga sa usa ka higayon. Kini mao ang dili mahimo alang sa usa ka electron.

Sumala sa mga Heisenberg walay kasiguroan baruganan, kini imposible nga masayud kon diin ang tipik anaa sa sa higayon ug diin kini mahimong ulahi. (Sa pagkatinuod, ang baruganan nag-ingon nga kini mao ang imposible sa pagtino sa mao nga panahon, ug uban sa mga bug-os nga pagkatinuod sa iyang kakusog ug momentum).

Busa, kini mao ang imposible sa pagtukod sa usa ka orbit motion sa electron sa palibot sa nucleus. Mao ba kini ang usa ka dako nga problema? Dili Kon ang usa ka butang imposible, kini kinahanglan nga gikuha, ug sa pagpangita og mga paagi aron sa pagkuha sa palibot.

Electronic hydrogen - 1s-orbito

Pananglitan adunay usa ka idroheno ug sa usa ka panahon nga tin-aw napatik posisyon sa usa ka electron. Wala madugay human niana, ang mga pamaagi gisubli, ug ang observer makakaplag nga ang tipik anaa sa usa ka bag-o nga posisyon. Ingon nga siya na gikan sa unang dapit diha sa ikaduha, kini wala makaila.

Kon kita magpadayon sa paglihok niini nga paagi, anam-anam nga nag-umol sa usa ka matang sa 3D-mapa sa mga lagmit nga mga dapit diin ang mga partikulo.

Sa kaso sa mga hydrogen atomo electron mahimong bisan asa sa sulod sa usa ka lingin nga luna sa palibot sa nucleus. diyagram nagpakita sa usa ka krus nga seksyon sa lingin nga luna.

95% sa mga panahon (o sa bisan unsa nga lain nga mga porsiyento, tungod kay usa ka gatus ka porsyento pagkatinuod makahatag sa usa ka uniberso sukod), ang electron mahimong sulod sa minatarong, sa maayohon dali determinado luna rehiyon igo nga duol sa kinauyokan. Ang maong luna mao ang gitawag nga orbito. Atomic orbitals - sa usa ka rehiyon sa luna diin adunay usa ka electron.

Unsay siya sa pagbuhat? Kita wala masayud, dili masayud, ug mao nga ako lang magtagad sa problema! kita lamang moingon nga kon ang electron anaa sa usa ka partikular nga orbito, kini adunay usa ka pipila ka mga enerhiya.

Ang matag orbito adunay usa ka ngalan.

Ang luna nga nahimutangan sa hydrogen electron nga gitawag 1s-orbito. yunit sa dinhi nagpasabot nga ang partikulo anaa sa duol sa kinauyokan sa ang-ang enerhiya. S nagpakita sa porma sa pagbiyo. S-orbitals spherically symmetrical paryente sa kinauyokan - sa labing menos sama sa usa ka haw-ang nga kahimtang sa usa ka minatarong, sa maayohon baga nga materyal uban sa usa ka kinauyokan sa sentro niini.

2s

Sunod sa orbito - 2s. Kini mao ang susama sa 1s, gawas nga ang dapit nga labing lagmit sa pagpangita sa electron mao unahan gikan sa nucleus. Kini nga ikaduha nga orbito enerhiya nga lebel.

Kon kamo motan-aw pag-ayo, inyong mamatikdan nga ang mga mas duol ngadto sa nucleus adunay usa pa ka rehiyon sa gamay mas taas nga electron Densidad ( "Densidad" maoy laing paagi sa pagtumong sa kalagmitan nga ang tipik mao ang karon sa usa ka dapit).

2s-electron (ug 3s, 4s, ug sa ingon sa. D.) gahin nga bahin sa ilang panahon mao ang daghan nga mas duol ngadto sa sentro sa mga atomo kay sa usa magdahom. Kini moresulta sa usa ka gamay nga pagkunhod sa ilang mga enerhiya sa s-orbitals. Ang mas ang electron moduol sa uyok, ang dili kaayo sa ilang enerhiya.

3s-, 4s-orbitals (ug t. D.) posisyon sa unahan gikan sa atomo center.

P-orbitals

Dili tanan nga mga electron pagapuy-an sa-orbito (sa pagkatinuod, kaayo nga sa pipila kanila ang didto). Sa unang ang-ang sa enerhiya mao lamang ang anaa nga dapit alang kanila mao ang nahimutangan sa mga 1s, ang ikaduha dugang 2s ug 2p.

Orbitals sa niini nga matang makita nga mas sama sa 2 susama balon nga konektado sa usag usa diha sa nucleus. diyagram nagpakita sa usa ka cross-rehiyonal nga panglantaw sa usa ka 3-dimensional spatial rehiyon. Pag-usab, sa orbito shows lamang sa rehiyon uban sa usa ka 95 porsyento nga kalagmitan sa pagpangita sa usa ka electron.

Kon mahanduraw kita sa pinahigda eroplano nga moagi sa kinauyokan sa ingon nga paagi nga ang usa ka bahin sa pagbiyo nga nahimutang sa ibabaw sa eroplano, ug ang uban nga mga sa ilalum niini, nan adunay zero kalagmitan sa pagpangita sa electron sa eroplano niini. Sanglit ang mga nagalihok tipik gikan sa usa ka bahin ngadto sa lain, kong siya dili gayud makahimo sa pag-agi sa singsing eroplano? Kini mao ang tungod sa iyang tinabyog sa kinaiyahan.

Dili sama sa s-, p-orbito adunay usa ka directivity.

Sa bisan unsa nga ang-ang enerhiya makabaton sa tulo ka hingpit nga katumbas p orbitals sa husto nga mga anggulo sa usag usa. Sila arbitraryong gitudlo sa mga simbolo p _x, p _y, ug p _z. Busa gihimo alang sa kasayon - unsa ang gipasabut sa mga direksyon sa X, Y o Z, kanunay kini usab-usab, t atomo sa sinalagma nagalihok sa luna ...

P-orbitals sa ikaduhang ang-ang enerhiya gitawag 2p _x 2p _y ug 2p _z. Adunay susama sa orbito ug mosunod _{- 3p x, 3p y, 3p} z, 4Ps x, 4Ps y, 4Ps z ug sa ingon sa.

Tanan nga lebel, gawas sa una, adunay p-orbitals. Sa mas taas "petals" pagbitad, uban sa labing lagmit nga dapit sa pagpangita sa electron sa usa ka mas dako nga gilay-on gikan sa nucleus.

d- ug f-orbitals

Dugang pa sa mga s- ug p-orbitals, adunay duha pa ka laing hugpong sa orbitals anaa alang sa mga electron ngadto sa mas taas nga lebel sa enerhiya. Ang ikatulo nga posible nga pagkaanaa sa lima ka d-orbitals (uban sa komplikado porma ug mga ngalan) ug 3s- ug 3p-orbitals _{(3p x, 3p y, 3p} z). Sa kinatibuk adunay 9 kanila dinhi.

Sa ikaupat, uban sa 4s ug 4Ps ug 4d makita dugang nga 7 f-orbitals - lamang 16, usab anaa sa ibabaw sa tanan nga mas taas nga lebel sa enerhiya.

Accommodation electron sa orbitals

Ang usa ka atomo mahimong girepresentahan ingon sa usa ka fancy balay (sama sa usa ka baksiwa piramide) uban sa uyok buhi sa ibabaw sa yuta nga salog, ug sa nagkalainlaing mga lawak sa ibabaw nga salog okupar sa mga electron:

• sa ibabaw sa yuta nga salog adunay lamang 1 kaligoanan (1s);
• ang ikaduha adunay upat ka lawak (2s, 2p _x 2p _y ug 2p _z);
• sa ikatulo nga andana adunay 9 lawak (usa ka 3s, tulo ka 3p ug lima ka 3d-orbitals) ug sa ingon sa.

Apan ang mga lawak mao ang mga dili kaayo dako nga. Ang matag usa kanila lamang naglakip sa 2 electron.

Usa ka sayon nga paagi sa pagpakita sa mga atomika orbitals diin ang mga partikulo sa mga - mao ang aron sa pagkalos usa ka "quantum cell."

quantum cell

Atomic orbitals mahimong girepresentahan ingon nga plasa uban sa mga electron diha kanila, nga gihulagway ingon nga mga udyong. Kasagaran sa mga udyong nagtudlo ug sa ubos, gigamit sa pagpakita nga kini nga mga partikulo lahi gikan sa usag usa.

Ang panginahanglan sa may lain-laing mga electron sa atomo mao ang usa ka sangputanan sa mga teoriya quantum. Kon anaa sila sa lain-laing mga orbitals - nga lino nga fino nga, apan kon sila nahimutang sa usa, taliwala kanila kinahanglan nga sa pipila ka malalangon nga kalainan. Quantum teoriya naghatag sa mga kabtangan sa mga partikulo, nga mao ang gitawag nga "nanagkalinyas" - lang kaniya ug nagpakita sa direksyon sa mga udyong.

1s-orbito electron uban sa duha ka gihulagway nga ingon sa usa ka square uban sa duha ka mga udyong nga nagpunting ug sa, apan kini usab mahimong natala bisan sa mas paspas nga ingon sa mga 1s ^2. Kini mabasa ingon sa "usa sa duha ka" ug dili ingon nga "usa s maglaro." Ayaw confuse sa mga numero diha sa mga nota sa niini. Kini nagpasabot nga ang unang enerhiya level, ug ang ikaduha - ang gidaghanon sa mga partikulo sa orbito.

Hybridization

Sa chemistry, Hybridization mao ang konsepto sa pagsagol atomic orbitals sa bag-o nga hybrid makahimo sa gipares sa electron sa pagporma talikala kemikal. Sp-Hybridization nagpatin-aw sa mga kemikal nga mga bugkos sa mga compounds sama sa alkynes. Sa kini nga modelo, ang atomic orbitals sa carbon 2s ug 2p nga sinaktan, nga nahimong duha ka sp-orbitals. Acetylene P ₂ H ₂ naglangkob sa sp-sp-interlacing duha ka atomo sa carbon sa pagporma sa usa ka σ-koneksyon ug duha ka dugang nga π-talikala.

Carbon atomic orbitals sa saturated hydrocarbon adunay sa mao usab nga sp ³ hybrid sa orbito, dumbbell shaped-, usa ka bahin sa nga mao ang daghan nga mas dako pa kay sa uban nga mga.

Sp ² mao ang susama sa miaging Hybridization ug nag-umol pinaagi sa pagsagol sa usa ka ug duha ka p-orbitals. Pananglitan, diha sa usa ka ethylene molekula naporma sa tulo ka sp ² - ug usa ka p-orbito.

Atomic orbitals: sa pagpuno baruganan

Naghanduraw pagbalhin gikan sa usa ka atomo ngadto sa lain diha sa matag lamesa sa kemikal nga mga elemento, kini mao ang posible nga sa pag-instalar sa mga sunod nga electronic nga gambalay sa usa ka atomo pinaagi sa pagbutang sa dugang nga mga partikulo sa sunod nga anaa sa orbito.

Electron, sa wala pa sa pagpuno sa mas taas nga lebel sa enerhiya, okupar ubos nga, nga mas duol sa kinauyokan. Diin adunay usa ka pagpili, sila napuno sa tagsa-tagsa orbitals.

Ang maong pamaagi sa pagpuno nailhan nga pagmando ni Hund. magamit Kini lamang sa diha nga ang atomic orbitals adunay patas nga kusog ug makatabang usab aron malikayan ad sa taliwala sa mga electron, nga naghimo sa mas lig-on atomo.

Kini kinahanglan nga nakita nga sa s-sa orbito enerhiya mao ang kanunay nga gamay nga ubos pa kay sa mga distrito sa samang lebel sa enerhiya, mao ang una sa kanunay puno sa atubangan sa katapusan.

Unsa ang tinuod nga sa lain nga mao ang posisyon 3d-orbitals. Sila mao ang mga sa usa ka mas taas nga ang-ang kay sa 4s, ug busa 4s-orbitals mapuno una, ug unya ang tanan nga mga 3d- ug 4Ps-orbitals.

Ang susamang kalibog mahitabo ug sa mas taas nga ang-ang sa usa ka dako nga gidaghanon sa mga stitches therebetween. Busa, alang sa panig-ingnan, 4f atomic orbitals dili napuno hangtud nga ang tanan nga mga lingkoranan sa mga okupar sa 6s.

Kahibalo sa pagpuno pamaagi mao ang sentro sa usa ka pagsabut kon sa unsang paagi sa paghulagway sa mga electronic nga gambalay.