Ono što je atomska orbitala?

Iz hemije i fizike atomskih orbitala - funkciju koja se zove val, koji opisuje svojstva karakteristična za ne više od dva elektrona u blizini atomskog jezgra ili jezgra sistema kao u molekulu. Orbital se često prikazuju kao trodimenzionalni prostor unutar kojeg se nalazi 95 posto vjerojatnost pronalaženja elektrona.

Orbitale i orbite

Kada planeta kreće oko Sunca, to ocrtava put zove orbita. Slično atom može biti predstavljeni u obliku elektrona, kruži u orbiti oko jezgra. U stvari, sve je drugačije, a elektroni su u oblastima prostora poznat kao atomskih orbitala. Kemija sadržaj atom pojednostavljen model obračuna za talas Šredingerova jednačina i time utvrditi moguća stanja elektrona.

Orbite i orbitale zvuče slično, ali imaju potpuno različita značenja. To je važno shvatiti razliku između njih.

Slike ne mogu orbitu

Za izgradnju putanju nešto, morate znati točno gdje je predmet, i biti u stanju odrediti gdje će biti u trenutku. To nije moguće za elektron.

Prema principu Heisenberg nesigurnost, nemoguće je znati točno gdje je čestica je u ovom trenutku i na kojoj će biti kasnije. (U stvari, princip kaže da je nemoguće odrediti u isto vrijeme i sa sigurnošću svojih zamah i zamah).

Dakle, nemoguće je da se izgradi orbitu kretanje elektrona oko jezgra. Da li je to veliki problem? Ne. Ako je nešto nemoguće, treba uzeti, i da pronađu načine da biste dobili okolo.

Elektronski hidrogen - 1s-orbitalni

Pretpostavimo da postoji jedan hidrogen i na određeno vrijeme su grafički utiskuju poziciju jednog elektrona. Ubrzo nakon toga, postupak se ponavlja, a posmatrača smatra da je čestica je u novu poziciju. Kao što je izašla prvo mjesto u drugoj, ne zna se.

Ako nastavimo da se ponašaju na ovaj način, postepeno formirali neku vrstu 3D mapa vjerovatno mjestima gdje čestice.

U slučaju atom vodika elektron može biti bilo gdje unutar sferne prostor oko jezgra. Dijagram prikazuje presjek sferne prostora.

95% vremena (ili bilo koji drugi postotak, jer sto posto sigurnošću može pružiti svemir dimenzije), elektron će biti u prilično lako odrediti prostor regija dovoljno blizu jezgre. Takva parceli se zove orbitalni. Atomskih orbitala - region prostora u kojem se nalazi elektron.

Šta se radi? Ne znamo, ne može znati, pa sam samo ignorirati problem! Možemo samo reći da ako se elektron je u određenoj orbitalne, to će imati određenu energiju.

Svaki orbitalni ima ime.

Prostor zauzima vodika elektron zove 1s-orbitalni. Jedinica ovdje znači da je čestica u blizini jezgra nivo energije. S označava oblik orbite. S-orbitale sferno simetrično u odnosu na jezgru - barem kao šuplje sfere prilično guste materijala sa jezgrom u sredini.

2s

Sljedeća orbitalni - 2s. To je slično 1s, osim da je područje najvjerojatnije naći elektron je dalje od jezgra. Ovaj drugi orbitalni nivo energije.

Ako pogledate pažljivo, primijetit ćete da se bliži nukleus ima još jednu regiju nešto veći gustoća elektrona ( "gustoća" je još jedan način da se odnosi na vjerojatnost da je čestica je prisutan u određenom mjestu).

2s-elektrona (i 3s, 4s, i tako dalje. D.) Provedite dio svog vremena je mnogo bliže centru atoma nego što bi očekivali. To dovodi do blagog pada u svoju energiju na e-orbitala. Je bliže elektron prilazi jezgro, manje njihovu energiju.

3s-, 4s-orbitale (i t. D.) Pozicioniran dalje od centra atoma.

P-orbitale

Nisu svi elektroni naseljavaju e-orbitalni (u stvari, vrlo malo ih je tamo). Na prvom nivou energija jedini dostupni mjesto za njih je lokaciju 1s, drugi dodao 2s i 2p.

Orbitale ovog tipa pojavljuju više kao 2 identična baloni su međusobno povezani u jezgru. Dijagram prikazuje presjeka pogled na 3-dimenzionalni prostorne regije. Opet, orbitalni pokazuje samo u regiji sa 95 posto vjerojatnost pronalaženja jednog elektrona.

Ako zamislimo horizontalne ravnine koja prolazi kroz jezgro na takav način da je jedan dio orbite će se nalaziti iznad ravni, a drugi ispod njega, onda je nula vjerojatnost pronalaženja elektrona u ovom avionu. Budući da se kreće čestica iz jednog dijela u drugi, ako on nikad ne bi mogao da prođe kroz prsten avion? To je zbog svoje talasne prirode.

Za razliku od S-, p-orbitalni ima određenu usmjerenosti.

Na svakom nivou energije može imati tri potpuno ekvivalent p orbitale pod pravim uglom jedni na druge. Oni su proizvoljno odredi simbola p _x, p _y, i p _z. Tako je za praktičnost - šta znači pravcima X, Y ili Z, to se stalno mijenja, t atom nasumično kretanje u prostoru ...

P-orbitale na drugom nivou energija se zove 2p _x 2p _y i 2p _z. Postoje slični orbitalni i pratite _{- 3p x, 3p y, 3p} z, 4p x, 4p y, 4p Z i tako dalje.

Svim nivoima, osim prvog, imaju p-orbitala. Na višim "latica" pull, sa najvjerovatnije mjesto pronalaženja elektrona na većoj udaljenosti od jezgra.

d- i f-orbitala

Pored S- i p-orbitale, postoje dva seta orbitala na raspolaganju za elektrone na viši nivo energije. Treći mogući postojanje pet d-orbitala (sa složenim oblicima i imenima) i 3s- i 3P-orbitale _{(3p x, 3p y, 3p} z). Ukupno ima 9 ih ovdje.

U četvrtom, zajedno sa 4s i 4p i 4d pojaviti dodatnih 7 f-orbitala - samo 16, dostupan na svim višim nivoima energije.

Smještaj elektrona u orbitale

Atom mogu biti predstavljeni kao vrlo fancy kuća (kao obrnute piramide) sa jezgra žive u prizemlju, i razne sobe na katovima zauzimaju elektrona:

• u prizemlju se nalazi samo 1 kupatilo (1s);
• druga ima četiri sobe (2s, 2p _x 2p _y i 2p _z);
• na trećem katu, ima 9 soba (jedan 3s, tri 3p i pet 3d-orbitale) i tako dalje.

Ali sobe nisu jako veliki. Svaki od njih može sadržavati samo 2 elektrona.

A zgodan način da se pokaže atomskih orbitala u kojima su čestice - je da bi privukli "kvantni ćeliju."

kvantni ćelija

Atomskih orbitala mogu biti predstavljeni kao kvadrata sa elektrone u njima, prikazani kao strelice. Često strelice gore i dolje, koriste se pokaže da su ove čestice razlikuju jedni od drugih.

Neophodnost postojanja različitih elektrona u atomu je posljedica teorije kvantne. Ako su u različitim orbitala - to je u redu, ali ako se oni nalaze u jednoj, između njih ne bi trebalo biti nekih suptilnih razlika. Kvantna teorija daje svojstva čestica, koji se zove "spin" - samo on i ukazuje na smeru strelica.

1s-orbitalni elektrona sa dva prikazan kao kvadrat sa dva strelicama gore i dolje, ali isto tako može da se snimi još brže kao 1s ^2. Ovo se čita kao "jedan s dva", a ne kao "One S na kvadrat". Nemojte pobrkati brojeve u ovoj notaciji. To označava prvi nivo energije, a drugi - broj čestica na orbitalnoj.

hibridizacija

U hemiji, hibridizacije je koncept miješanja atomskih orbitala u novi hibrid sposoban za uparivanje elektrona da formiraju hemijske veze. Sp-hibridizacija objašnjava kemijske obveznice jedinjenja kao što su alkini. U ovom modelu, atomskih orbitala ugljika 2s i 2p se miješaju, formirajući dva sp-orbitala. Acetilen C ₂ H ₂ sastoji se od sp-sp-preplitanje dva atoma ugljika formira σ-veze i dva dodatna π-obveznica.

Carbon atomskih orbitala zasićenih ugljikovodika imaju istu sp ³ hibridne orbitalni, kreten obliku, jedan dio koji je mnogo veći od drugog.

Sp ² je sličan prethodnom hibridizacije i formira se miješanjem jedne s i dvije p-orbitala. Na primjer, u etilen molekula su formirane tri sp ² - i jedan p-orbitalni.

Atomskih orbitala: princip punjenja

Zamišljanje prelazi iz jednog atoma na drugi u periodnog sistema hemijskih elemenata, moguće je instalirati sljedeći elektronske strukture atoma stavljanjem više čestica u narednih dostupan orbitalne.

Elektrona, prije punjenja viši nivo energije, zauzimaju niže, bliže do srži. Gdje postoji mogućnost izbora, oni su ispunjeni pojedinačno orbitala.

Takav postupak za popunjavanje poznat kao Pas vladavine. To se odnosi samo kada atomskih orbitala imaju jednake energije i pomaže da se smanji odbijanja između elektrona, što čini više stabilan atom.

Treba napomenuti da je u e-orbitalni energija je uvijek nešto manje nego u okrugu na istom nivou energije, tako da je prva je uvijek ispunjen do poslednjeg.

Ono što je čudno je pozicija 3d-orbitale. Oni su na višem nivou od 4s, a samim tim i 4s-orbitale su prvi popunjena, a zatim sve 3D i 4p-orbitala.

Slična konfuzija nastaje i na višim nivoima sa velikim brojem šavova therebetween. Zbog toga, na primjer, 4f atomskih orbitala nisu popunjena dok sva mjesta zauzimaju na 6s.

Poznavanje postupka punjenja je ključno za razumijevanje kako se opisuju elektronske strukture.