Што е атомски орбитали?

Во хемија и физика на атомски орбитали - функција наречена бран, кој ја опишува својствата карактеристика на не повеќе од два електрони во близина на атомското јадро или јадра на системот, како во молекулата. Орбитал е често претставен како три-димензионален простор во кој има 95 проценти веројатност за наоѓање на електронот.

Орбитали и орбитата

Кога планетата се движи околу Сонцето, се подвлекува патека наречена орбита. Слично атом може да бидат претставени во форма на електрони, кружат во орбитата околу јадрото. Всушност, сè е различен, и електроните се во областа на просторот познат како атомски орбитали. Хемија содржината атом поедноставен модел за пресметка на бранот на Schrödinger равенката, а со тоа се утврди можни состојби на електрони.

Орбити и орбитали звучат слично, но тие имаат сосема различни значења. Тоа е од клучно значење да се разбере разликата помеѓу нив.

Сликите не можат да орбитираат

За изградба на траекторијата на нешто, треба да се знае точно каде што објект е, и ќе биде во можност да се утврди каде што ќе биде во еден момент. Тоа не е можно за еден електрон.

Според принципот на Heisenberg неизвесност, тоа е невозможно да се знае точно каде на честички е во моментот и каде што ќе биде подоцна. (Всушност, принципот вели дека е невозможно да се одреди во исто време и со апсолутна сигурност на нејзината динамика и интензитет).

Затоа, не е возможно да се изгради движење орбитата на електрони околу јадрото. Дали е ова голем проблем? Бр Ако нешто не е можно, треба да се има и да се најдат начини да се добие околу.

Електронски водород - 1Ѕ-орбитален

Да претпоставиме дека постојат еден водород и во одредено време се графички изобразен позицијата на еден електрон. Набрзо после тоа, постапката се повторува, и набљудувачот утврди дека честичката е во нова позиција. Како што таа излезе на прво место во втората, не е познато.

Ако продолжиме да дејствуваат на овој начин, постепено се формира еден вид на 3D мапа на веројатните места каде што на честички.

Во случај на атом на водород електрони може да биде било каде во рамките на сферични просторот кој го опкружува јадрото. Дијаграмот покажува пресек на сферични простор.

95% од времето (или некој друг процент, затоа сто отсто сигурност може да обезбеди универзумот димензии), електронот ќе биде во прилично лесно утврдува просторот на регионот доволно блиску до јадрото. Таквите заговор се нарекува орбитално. Атомски орбитали - регион на просторот во кој има еден електрон.

Што прави? Ние не знаеме, не можеме да знаеме, и така јас само го игнорираме проблемот! Ние само можеме да кажеме дека ако електронот е во одредена орбиталата, тоа ќе има одредена енергија.

Секој орбитален има име.

На простор окупиран од водород електрони се нарекува 1s-орбитала. Единицата тука значи дека честичката е во близина на јадрото на нивото на енергија. S е обликот на орбита. S-орбитали сферично на симетрични во однос на јадрото - барем како шуплива сфера на прилично густа материјал со јадро во центарот.

2s

Следна орбитална - 2s. Таа е слична на 1s, освен дека на тоа подрачје, најверојатно, да се најде електронот е подалеку од јадрото. Овој втор орбитална ниво на енергија.

Ако погледнете внимателно, ќе забележите дека поблиску до јадрото има уште еден регион на малку повисока електрони густина ( "густина" е уште еден начин да се однесува на веројатноста дека честичката е присутна на едно место).

2s-електрони (и 3S, 4S, и така натаму. Д) поминуваат дел од времето е многу поблиску до центарот на атомот отколку што би се очекувало. Ова резултира со мало намалување на нивната енергија на е-орбитали. Поблиските електрони се приближува на јадрото, толку помала нивната енергија.

3s-, 4S-орбитали (и t. D.) позициониран подалеку од центарот атом.

P-орбитали

Не сите електрони населуваат s-орбитална (всушност, многу малку од нив се таму). На првото ниво на енергија е на располагање само место за нив е локацијата на 1s, 2s вториот додаде и 2p.

Орбитали од овој тип се појавуваат повеќе како 2 идентични балони се поврзани едни со други во јадрото. Дијаграмот покажува напречниот пресек поглед на 3-димензионални просторни регионот. Повторно, орбиталата покажува само регионот со 95 проценти веројатност за наоѓање на еден електрон a.

Ако ние замислуваме хоризонтална рамнина што минува низ јадро во таков начин што еден дел од орбитата ќе се наоѓа над рамнината, а другата под него, тогаш не постои нула веројатноста за наоѓање на електрони во овој авион. Од потези на честички од еден дел на друг, ако тој никогаш нема да биде во можност да помине низ авионот на прстен? Ова се должи на неговата бран природата.

За разлика од s-, стр-орбитала има одредена насоченост.

На кое било ниво на енергија може да има три апсолутно еквивалентно p орбитали под прав агол на едни со други. Тие се произволно назначени од страна на симболи p _{x, y Ц,} и p _z. Така направени за погодност - што се подразбира под насоките на X, Y и Z, таа е постојано се менува, т атом за да случајно се движат во просторот ...

P-орбитали на второ ниво на енергија се нарекува 2p _x 2p 2p _y и _z. Постојат слични планетарни и го следат _{- 3p x, y 3p, 3P} z, 4р x, 4р y, z 4p и така натаму.

Сите нивоа, со исклучок на првиот, се р-орбитали. На повисоко "ливчиња" се повлече, со, најверојатно, место на наоѓање на електрони на поголема оддалеченост од јадрото.

D- и f-орбитали

Во прилог на s- и р-орбитали, постојат две други групи на орбитали достапни за електроните на повисоко ниво на енергија. На третата можно постоење на пет d-орбитали (со комплексни форми и имиња) и 3s- и 3P-орбитали _{(3P x, y 3P, 3P} z). Севкупно има 9 од нив тука.

Во четвртиот, заедно со 4S и 4p и 4d појавуваат дополнителни 7 f-орбитали - само 16 години, исто така достапни на сите повисоки енергетски нивоа.

Сместување електроните во орбиталите

Еден атом може да се претстави како многу фенси куќа (како еден превртен пирамида) со јадро живеат на приземје, и различни соби на горниот кат окупирана од страна на електроните:

• на приземје има само 1 бања (1 сек);
• вториот има четири соби (2S, 2P _x 2P _y и _{z 2P);}
• на третиот кат има 9 соби (еден 3s, три и пет 3p 3d-орбитали) и така натаму.

Но собите не се многу големи. Секој од нив може да содржи само 2 електрони.

Еден лесен начин да се покаже на атомски орбитали, во која честички се - е да се подготви "квантен клетка".

квантната мобилен

Атомски орбитали може да се претстави како плоштади со електроните во нив, прикажан како стрели. Често стрелки кои посочуваа горе и долу, се користи за да се покаже дека овие честички се разликуваат едни од други.

На потребата од кои имаат различни електрони во атомот е последица на теоријата на обем. Ако тие се во различни орбитали - тоа е во ред, но ако тие се наоѓаат во една, меѓу нив треба да има некои суптилни разлики. Квантна теорија дава својства на честички, кој се нарекува "спин" - само за него и го означува правецот на стрелките.

-1s орбиталата електрони со две прикажан како квадрат со две стрелки кои посочуваа горе и долу, но тоа, исто така, може да биде снимен дури и побрзо како 1s ^2. Ова се чита како "еден на два", а не како "еден S квадрат." Не се збуни броеви во оваа нотација. Тоа означува првото ниво на енергија, а вториот - на бројот на честички на орбиталната.

хибридизација

Во хемија, хибридизација е концептот на мешање на атомски орбитали во нови хибридни способен за спарување на електрони за да се формира хемиски врски. SP-хибридизација објаснува хемиски врски на соединенија како што се alkynes. Во овој модел, атомски орбитали на 2s на јаглерод и 2p се мешаат за да се формира две-СП-орбитали. Ацетилен C ₂ H ₂ се состои од sp-sp-вкрстувањето два јаглеродни атоми за да формираат σ-врска и два дополнителни π-обврзници.

Јаглерод атомски орбитали со заситени јаглеводороди го имаат истото sp ³ хибрид орбитален, гира-форма, еден дел кој е многу поголем од другите.

SP ² е сличен на претходниот хибридизација и се формира со мешање еден S и две p-орбитали. На пример, во една молекула на етилен се формираат три SP ² - и еден p-орбитален.

Атомски орбитали: пополнување принцип

Замислена премин од еден атом на друг во периодниот систем на хемиските елементи, тоа е можно да се инсталира на следната електронска структура на атомот со ставање на повеќе честички во следниот достапни орбитална.

Електрони, пред полнење повисоко ниво на енергија, заземаат помал, поблиску до јадрото. Онаму каде што постои избор, тие се полнат поединечно орбитали.

Таквата постапка за пополнување познат како правило Hund е. Тоа се однесува само кога атомски орбитали имаат еднакви енергии и, исто така, помага да се минимизираат одбивност помеѓу електрони, што го прави повеќе стабилна атом.

Треба да се напомене дека во е-орбитала енергија е секогаш малку помала од онаа на областа во исто ниво на енергија, така што првиот е секогаш исполнет пред минатата година.

Она што е навистина чудно е позицијата 3d-орбитали. Тие се на повисоко ниво од 4s, а со тоа и 4S-орбитали се првите полнат, а потоа и сите 3Д и 4p-орбитали.

Слични конфузија се случува и на повисоко ниво, со голем број на конците помеѓу нив. Така, на пример, 4F атомски орбитали не се пополнети до сите седишта се зафатени во 6s.

Познавање на постапката за полнење е од централно значење за разбирање на тоа како да се опише електронска структура.