Mikä on atomiorbitaali?

In Chemistry and Physics of atomiorbitaali - toiminto kutsutaan aalto, joka kuvaa tyypillisiä ominaisuuksia ei ole enempää kuin kaksi elektronia läheisyydessä atomin ydin tai ytimet järjestelmän molekyylissä. Orbital kuvataan usein kolmiulotteinen alue, jonka sisällä on 95 prosentin todennäköisyys löytää elektroni.

Orbitals ja kiertoradalla

Kun planeetta liikkuu Auringon ympäri, se esitetään polun kutsutaan kiertoradalla. Vastaavasti atomi voidaan esittää muodossa elektroneja, kiertänyt kiertoradalla ydin. Itse asiassa, kaikki on erilainen, ja elektronit ovat alueilla tilaa kutsutaan atomiorbitaali. Kemia sältö yksinkertaistettu laskentamalli aalto Schrödingerin yhtälön ja siten määrittää mahdolliset tilat elektronin.

Radoista ja orbitaalit kuulostavat samanlaisilta, mutta ne ovat täysin erilaisia merkityksiä. On tärkeää ymmärtää ero niiden välillä.

Kuvia ei kiertorata

Rakentaa kehityskaari jotain, sinun täytyy tietää tarkalleen, missä kohde on, ja pystyä määrittämään, missä se tulee olemaan hetki. Tämä ei ole mahdollista, että elektronin.

Mukaan Heisenbergin epävarmuuden periaate, on mahdotonta tietää tarkalleen, missä partikkeli on tällä hetkellä ja missä se on myöhemmin. (Itse asiassa periaate sanoo, että se on mahdotonta määrittää samanaikaisesti ja absoluuttinen varmuus sen vauhti ja vauhti).

Näin ollen on mahdotonta rakentaa kiertoradalla liikkeen elektronin ytimen ympärille. Onko tämä suuri ongelma? Nro Jos jotain on mahdotonta, ne tulee ottaa, ja löytää tapoja kiertää.

Elektroninen vety - 1s-orbital

Oletetaan, että on yksi vety, ja tietyllä hetkellä on graafisesti painettu asema yhden elektronin. Pian sen jälkeen, menettely toistetaan, ja tarkkailija katsoo, että hiukkanen on uudessa asennossa. Kun hän tuli ulos ensimmäinen paikka toisella, ei tiedetä.

Jos jatkamme toimia tällä tavalla vähitellen muodostunut eräänlainen 3D-kartan todennäköisistä paikoissa, joissa hiukkanen.

Tapauksessa vetyatomi elektronin voi olla missä tahansa pallomainen ympäröivään tilaan ydin. Kaavio esittää poikkileikkausta pallomaisen tilan.

95% ajasta (tai mikä tahansa muu prosenttiosuus, koska sadan prosentin varmuudella voi tarjota maailmankaikkeus mitat), elektroni on oltava melko helposti määritetty space alueella riittävän lähellä ydintä. Tällainen kuvaajaa kutsutaan kiertoradan. Atomiorbitaali - alue tilaa, jossa on elektroni.

Mitä hän tekee? Emme tiedä, ei voi tietää, joten en vain sivuuttaa ongelmaa! Voimme vain sanoa, että jos elektroni on tietyssä kiertoradan, se on tietty energia.

Kukin Orbital on nimi.

Viemä tila vety elektroneja kutsutaan 1s-kiertoradan. Yksikkö tarkoittaa tässä, että hiukkanen on lähellä ytimeen energian tasolla. S ilmaisee muoto kiertoradalla. S-orbitaalit pallomaisesti symmetrinen suhteessa ytimeen - ainakin onttona alalla melko tiheä materiaali, jossa on ydin, jonka keskellä.

2s

Seuraava kiertoradan - 2s. Se on samanlainen kuin 1 s, paitsi että alue todennäköisimmin löytää elektroni on kauempana ydin. Tämä toinen kiertoradan energiatasolla.

Jos katsot tarkkaan, huomaat, että mitä lähempänä tumaan on yksi alue hieman suurempi elektronitiheys ( "tiheys" on toinen tapa viitata todennäköisyys, että hiukkanen on läsnä tietyssä paikassa).

2s-elektronit (ja 3s, 4s, ja niin edelleen. D.) viettävät osan ajastaan on paljon lähempänä keskustaa atomin kuin voisi odottaa. Tämä johtaa lievää laskua energiansa s-orbitaalien. Mitä lähempänä elektronin lähestyy ydin, sitä vähemmän energiaa.

3S-, 4S-orbitaalit (ja t. D.) Sijoitetaan kauempana keskustasta atomi.

P-orbitaalit

Ei kaikki elektronit elävät s-kiertoradan (itse asiassa hyvin harvat niistä ovat siellä). Ensimmäisellä energiataso on ainoa käytettävissä oleva paikka niille on sijainti 1s, toinen lisäsi 2s ja 2p.

Orbitaaleja Tämän tyyppisiä näyttävät enemmän kuin 2 samanlaista ilmapallot on yhdistetty toisiinsa tumassa. Kaavio esittää poikkileikkausta 3-ulotteinen spatiaalinen alue. Jälleen, silmäkuopan esitetty vain alueen, jossa on 95 prosentin todennäköisyys löytää yhden elektronin.

Jos ajatellaan vaakatasoon nähden, joka kulkee ytimen läpi niin, että yksi osa kiertorata on sijoitettu tason yläpuolelle, ja toinen sen alle, niin on nolla todennäköisyys löytää elektroni tässä tasossa. Koska hiukkanen liikkuu yhdestä osasta toiseen, jos hän ei koskaan voi kulkea renkaan tason? Tämä johtuu sen aaltoluonteen.

Toisin s-, s-silmäkuopan on tietty suuntaavuus.

Millään energiataso voi olla kolme täysin vastaava p orbitaalit suorassa kulmassa toisiinsa. Ne on mielivaltaisesti merkitty symboleilla p _{x, py ja} p _z. Joten tehty mukavuussyistä - mitä tarkoitetaan suuntiin X, Y tai Z, se muuttuu jatkuvasti, t-atomin satunnaisesti liikkuvat avaruudessa ...

P-orbitaaleille toisella energiataso on nimeltään 2p _x 2p _y ja 2p _z. On olemassa myös vastaavia kiertoradan ja seuraa _{- 3p x, 3p y, 3p} z, 4p x, 4p y, 4p z ja niin edelleen.

Kaikki tasot, lukuun ottamatta ensimmäistä, on p-orbitaalien. Suuremmilla "terälehtiä" vetää, jossa todennäköisin paikka löytää elektroni kauempana tumasta.

d- ja f-orbitaalit

Lisäksi s- ja p-orbitaalit, on olemassa kaksi muuta sarjaa orbitaalien saatavilla elektronit korkeammille energiatasoille. Kolmas mahdollinen olemassaolo viiden d-orbitaalit (monimutkaisia muotoja ja nimet) ja 3S- ja 3p-orbitaalit _{(3p x, 3p y, 3p} z). Paikalla on yhteensä 9 niistä täällä.

Neljännessä yhdessä 4s ja 4p ja 4d näyttävät vielä 7 f-orbitaalit - vain 16, myös tarjolla kaikissa korkeammille energiatasoille.

Majoitus elektronit orbitaalien

Atomi voidaan esittää erittäin hieno talo (kuten käänteinen pyramidi) kanssa ydin elävät pohjakerroksessa, ja eri huoneissa ylemmissä kerroksissa käytössä elektroneja:

• pohjakerroksessa on vain 1 kylpyhuone (1 s);
• Toisessa on neljä huonetta (2s, 2p _x 2p _y ja 2p _z);
• kolmannessa kerroksessa on 9 huonetta (yksi 3s kolme 3p ja viisi 3d-orbitaalien) ja niin edelleen.

Mutta huoneet eivät ole kovin suuria. Jokainen niistä voi sisältää vain 2 elektroneja.

Kätevä tapa osoittaa atomiorbitaali, jossa hiukkaset ovat - on tehdä "kvantti solu".

kvantti solu

Atomiorbitaali voidaan esittää neliöitä elektronien niissä kuvattu nuolilla. Usein nuolet osoittavat ylös ja alas, käytetään osoittamaan, että nämä hiukkaset eroavat toisistaan.

Välttämättömyys, joilla on eri elektronin atomi on seurausta quantum theory. Jos ne ovat eri orbitaalit - että on hienoa, mutta jos ne sijaitsevat yhdessä, niiden välillä olisi joitakin hiuksenhieno ero. Kvanttiteoria antaa partikkelien ominaisuuksia, joka on nimeltään "spin" - vain häntä ja osoittaa nuolien suuntaan.

1s-orbital elektroneja kaksi kuvattu neliön jossa on kaksi nuolta osoittavat ylös ja alas, mutta se voi myös tallentaa jopa nopeammin kuin 1s ^2. Tämä luetaan "yhdeksi n kaksi" eikä "yksi s potenssiin." Älä sekoita numeroita tässä merkintätapa. Se merkitsee ensimmäistä energiatasoa, ja toinen - hiukkasten määrän kiertoratatietojen.

hybridisaatio

Kemian, hybridisaatio on käsite sekoittamalla atomiorbitaali uusien hybridi kykenee yhdistymään elektronien kanssa muodostaen kemiallisia sidoksia. Sp-hybridisaatio selittää kemiallisia sidoksia yhdisteiden, kuten alkyynit. Tässä mallissa atomiorbitaali hiilen 2s ja 2p sekoitetaan, muodostuu kaksi sp-orbitaalien. Asetyleeni C ₂ H ₂ koostuu sp-sp-punontaa kaksi hiiliatomia muodostavat σ-yhteys ja kaksi ylimääräistä π-sidoksia.

Hiili atomiorbitaali tyydyttyneitä hiilivetyjä on sama sp ³ hybridi silmäkuopan, käsipaino-muotoinen, jonka yksi osa on paljon suurempi kuin muut.

Sp ² on samanlainen kuin edellinen hybridisaatio- ja muodostetaan sekoittamalla yksi s ja kaksi p-orbitaalien. Esimerkiksi eteeni molekyyli on muodostettu kolme sp ² - ja yksi p-kiertoradan.

Atomiorbitaali: täyttö periaate

Kuvitella siirtymät yhden atomin toiseen jaksollisen alkuaineita, on mahdollista asentaa seuraavan sähköisen rakenteen atomin sijoittamalla lisää hiukkasten seuraavan käytettävissä kiertoradalla.

Elektronit, ennen täyttöä korkeamman energian tasoilla, miehittää alempi, lähempänä ydin. Jossa on mahdollista valita, ne ovat täynnä yksitellen orbitaalien.

Tällainen menettely täyttämistä tunnetaan Hund sääntö. Se koskee vain, kun atomiorbitaali on yhtä suuri energiat ja myös auttaa minimoimaan välistä hylkimistä elektroneja, mikä tekee vakaampi atomi.

On huomattava, että S-kiertoradan energia on aina hieman pienempi kuin piirin samalla energiataso, joten ensimmäinen on aina täynnä toissa.

Mikä on todella outoa on asennossa 3d-orbitaalien. Ne ovat korkeammalla tasolla kuin 4s, ja siksi 4s-orbitaalit täytetään ensin, ja sen jälkeen kaikki 3d- ja 4p-orbitaalien.

Variantit sekavuutta ja korkeammilla tasoilla, jossa on suuri määrä silmukoita niiden välissä. Siksi esimerkiksi 4f atomiorbitaali eivät täyty, kunnes kaikki istuimet ovat käytössä osoitteessa 6s.

Tieto täyttövaiheen on keskeinen ymmärrystä siitä, miten kuvata sähköisen rakenteen.