Innhold
Atomer er sammensatt av en tung kjerne omgitt av lette elektroner. Oppførselen til elektronene styres av reglene for kvantemekanikk. Disse reglene gjør det mulig for elektronene å okkupere bestemte regioner som kalles orbitaler. Samspillet mellom atomer er nesten utelukkende gjennom deres ytterste elektronene, så formen til disse orbitalene blir veldig viktig. For eksempel, når atomer blir brakt ved siden av hverandre, hvis deres ytterste orbitaler overlapper hverandre, kan de skape en sterk kjemisk binding; så viss kunnskap om orbitalenes form er viktig for å forstå atominteraksjoner.
Kvantetall og orbitaler
Fysikere har funnet det praktisk å bruke ordbok for å beskrive egenskapene til elektroner i et atom. Stykket er i form av kvantetall; disse tallene kan bare være hele tall, ikke brøk. Det viktigste kvantetallet, n, er relatert til elektronets energi; så er det det orbitale kvantetallet, l, og det kantete momentumkvantetallet, m. Det er andre kvantetall, men de er ikke direkte relatert til formen på orbitalene. Orbitaler er ikke baner, i betydningen å være baner rundt kjernen; i stedet representerer de posisjonene der elektronet mest sannsynlig blir funnet.
S Orbitaler
For hver verdi av n er det en bane der både l og m er lik null. Disse orbitalene er sfærer. Jo høyere verdi på n, jo større er sfæren - det vil si, desto mer sannsynlig er det at elektronet blir funnet lenger fra kjernen. Kulene er ikke like tette gjennomgående; de er mer som nestede skjell. Av historiske grunner kalles dette et s orbital. På grunn av kvantemekanikkens regler må de laveste energielektronene, med n = 1, ha både l og m lik null, så den eneste orbitalen som eksisterer for n = 1 er s orbitalen. Orbitalen eksisterer også for annenhver verdi av n.
P Orbitaler
Når n er større enn en, åpnes det for flere muligheter. L, det orbitale kvantetallet, kan ha en hvilken som helst verdi opp til n-1. Når jeg er lik en, kalles orbitalen en p orbital. P orbitaler ser litt ut som hantler. For hver l går m fra positiv til negativ l i trinn av en. Så for n = 2, kan l = 1, m være lik 1, 0 eller -1. Det betyr at det er tre versjoner av p orbitalen: en med hantelen opp og ned, en annen med hantelen venstre til høyre, og en annen med hantelen vinkelrett på begge de andre. P orbitaler eksisterer for alle hovedkvantetall større enn ett, selv om de har tilleggsstruktur etter hvert som n blir høyere.
D Orbitaler
Når n = 3, da kan l være 2, og når l = 2, kan m være 2, 1, 0, -1 og -2. L = 2 orbitalene kalles d orbitaler, og det er fem forskjellige som tilsvarer de forskjellige verdiene til m. N = 3, l = 2, m = 0 orbital ser også ut som en hantel, men med en smultring rundt midten. De andre fire d-orbitalene ser ut som fire egg stablet på enden i et firkantet mønster. De forskjellige versjonene har bare eggene som peker i forskjellige retninger.
F Orbitaler
N = 4, l = 3 orbitaler kalles f orbitals, og de er vanskelige å beskrive. De har flere komplekse funksjoner. For eksempel er n = 4, l = 3, m = 0; m = 1; og m = -1 orbitaler er formet som hantler igjen, men nå med to smultringer mellom endene av vektstangen. De andre m-verdiene ser litt ut som et knippe på åtte ballonger, med alle knutene deres bundet sammen i sentrum.
visual~~POS=TRUNC
Matematikken som styrer elektronorbane er ganske komplisert, men det er mange ressurser på nettet som gir grafiske erkjennelser av de forskjellige orbitalene. Disse verktøyene er veldig nyttige i å visualisere atferden til elektron rundt atomer.