Što je orbitale?

U kemije i fizike atomskih orbitala - funkcija zove val, koji opisuje svojstva karakteristična za ne više od dva elektrona u blizini atomske jezgre ili jezgre sustava kao u molekuli. Orbitalna se često prikazuje kao trodimenzionalni prostor unutar kojega se nalazi 95 posto vjerojatnosti pronalaženja elektrona.

Orbitale i orbita

Kada je planeta kreće oko Sunca, on ocrtava put zove orbiti. Slično atom može biti predstavljen u obliku elektrona, kruži u orbiti oko jezgre. U stvari, sve je drugačije, a elektroni su u područjima prostoru poznatom kao atomskih orbitala. Kemija sadržaj atom pojednostavljeni model izračuna za val Schrödinger jednadžbe, a time i utvrditi eventualne stanja elektrona.

Orbite i orbitale zvuk sličan, ali imaju potpuno različita značenja. Bitno je razumjeti razliku između njih.

Slike se ne mogu kružiti

Za izgradnju putanju nešto, morate znati točno gdje se objekt nalazi, i biti u mogućnosti kako bi se utvrdilo gdje će biti u trenutku. To nije moguće za jedan elektron.

Prema načelu Heisenbergovim nesigurnosti, to je nemoguće znati točno gdje je čestica u ovom trenutku i gdje će biti kasnije. (U stvari, princip kaže da je nemoguće odrediti u isto vrijeme i sa apsolutnom sigurnošću njegovog gibanja i gibanja).

Dakle, nemoguće je izgraditi orbita gibanje elektrona oko jezgre. Je li to veliki problem? Ne. Ako je nešto nemoguće, treba uzeti i naći načina da biste dobili okolo.

Elektron od vodika - 1s-orbitalnog

Pretpostavimo ima jedan vodik i u određenom vremenu grafički su utisnuti položaj jednog elektrona. Ubrzo nakon toga, postupak se ponavlja, a promatrač utvrdi da je čestica u novom položaju. Kad je izašao iz prvo mjesto u drugoj, ne zna se.

Ako nastavimo djelovati na ovaj način, postupno formira neku vrstu 3D-karti mogućim mjestima gdje se čestica.

U slučaju atoma vodika elektrona mogu biti bilo gdje u kuglastom prostor koji okružuje jezgru. Dijagram pokazuje presjek sfernog prostora.

95% vremena (ili bilo koji drugi postotak, jer je sto posto sigurno može pružiti svemira dimenzije), elektron će biti u prilično lako odredi prostora regije dovoljno blizu jezgre. Takvo zemljište se zove orbitalna. Orbitale - područje od prostora u kojem se nalazi elektron.

Što on radi? Ne znam, ne mogu znati, pa sam jednostavno ignorirati problem! Možemo samo reći da ako je elektron u određenom orbitalne, to će imati određenu energiju.

Svaki orbitalna ima ime.

Prostor okupirale vodika elektrona zove 1s-orbitalne. Jedinica ovdje znači da je čestica u blizini do srži razine energije. S označava oblik orbite. S-orbitale sferno simetrično u odnosu na jezgru - barem šuplje kuglice od relativno guste materijala jezgre u sredini.

2s

Sljedeći orbitalne - 2s. To je slično 1s, osim da je područje najvjerojatnije naći elektron je dalje od jezgre. Ovo je drugi orbitalni razina energije.

Ako malo bolje pogledate, primijetit ćete da je bliže jezgri ima još jednu regiju nešto veće gustoće elektrona ( „gustoća” je još jedan način da se odnosi na vjerojatnost da je prisutan na određenom mjestu je čestica).

2S-elektrona (i 3s, 4s, i tako dalje. D.) Provedite dio vremena je mnogo bliže središtu atoma nego što se moglo očekivati. To dovodi do blagog smanjenja njihove energije na S-orbitala. Bliže elektron približava jezgru, manje svoju energiju.

3S, 4S-orbitale (i tako dalje. D.) nalaze se dalje od centra atoma.

P-orbitale

Nisu svi elektroni naseljavaju s-orbitalne (u stvari, vrlo malo njih su vani). Na prvoj razini energije dostupan samo mjesto za njih je lokacija od 1s, drugi dodao 2s i 2p.

Orbitale ove vrste pojavljuju više kao 2 identična baloni su međusobno povezani u jezgri. Dijagram pokazuje poprečni presjek 3-dimenzionalni prostorne regije. Opet, orbitalne pokazuje samo područje s 95 posto vjerojatnosti pronalaženja jedan elektron.

Ako zamislimo horizontalnu ravninu koja prolazi kroz jezgru na takav način da je jedan dio orbite se nalazi iznad ravnine, a drugi ispod njega, onda je nula vjerojatnost pronalaženja elektrona u tom avionu. Od poteza čestica iz jednog dijela u drugi, ako on nikad ne bi mogao proći kroz ravninu prstena? To je zbog svoje valne prirode.

Za razliku od S-, p-orbitalnog ima određenu usmjerenost.

Na bilo kojoj razini energije može imati tri potpuno jednake p orbitale pod pravim kutom u odnosu na svaki drugi. Oni proizvoljno su označeni simbolima p _x, p _y, p _z. Tako su za praktičnost - što se podrazumijeva pod pravcima X, Y ili Z, to se stalno mijenja, t atom nasumce kreće u prostoru ...

P-orbitale na drugoj razini energije naziva se 2p _x 2p _y i 2p _z. Postoje slični orbitalni i slijediti _{- 3P x, 3p y, 3p} z, 4P x, 4p y, 4p z i tako dalje.

Sve razine, osim prvog, imaju p-orbitale. Na višim „latica” povući, uz najvjerojatnije mjesto pronalaženja elektrona na većoj udaljenosti od jezgre.

d- i F-orbitale

Osim s- i p-orbitala, postoje još dva seta orbitala na raspolaganju za elektrone višim razinama energije. Treći moguće 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, uz 4S i 4P i 4D pojaviti dodatne 7 F-orbitale - 16 godina, također su dostupne na svim višim razinama energije.

Smještaj elektrona u orbitale

Atom može biti predstavljen kao vrlo otmjenoj kući (kao obrnutom piramidom) s jezgrom živi u prizemlju, te razne sobe na višim katovima zauzimaju elektrona:

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

No, sobe nisu jako veliki. Svaki od njih može sadržavati samo 2 elektrona.

Zgodan način pokazati orbitale u kojima su čestice - je izvući „kvantni stanicu.”

kvantna stanica

Orbitale može se prikazati kao trgova sa elektrona u njima, kao što su one strijele. Često strelice prema gore i dolje, koriste se pokazati da su te čestice međusobno razlikuju.

Nužnost imaju različite elektron u atomu je posljedica teorije kvantne. Ako su u različitim orbitale - to je u redu, ali ako se nalaze u jednoj, između njih mora postojati neki suptilna razlika. Kvantna teorija daje svojstva čestica, koji se zove „spin” - samo su ga i pokazuje smjer strelice.

1s-orbitalne elektrona s dva prikazana kao kvadrat sa dvije strelice prema gore i dolje, ali to također može biti zabilježeno čak i brže kao 1s ^2. To se čita kao „jedan s dva”, a ne kao „jedan s kvadrat”. Nemojte brkati brojeve u ovoj notaciji. To označava prvu razinu energije, a drugi - broj čestica na orbitalna.

hibridizacija

U kemiji, hibridizacija je koncept miješanja orbitale u novi hibridni sposoban sparivanju elektrona u obliku kemijske veze. Sp-hibridizacija objašnjava kemijske veze spojeva, kao što su alkina. U ovom modelu, orbitale ugljikovih 2s i 2p se miješaju, tvore dva SP-orbitale. Acetilen _{C2-H 2} sastoji se od sp-SP-pleternom dva ugljikova atoma kako bi se dobilo protjecanja-spoj i dva dodatna rc-veze.

Orbitale atoma u zasićenih ugljikovodika ima isto ^sp3 hibridnog orbitalnog, bućica obliku, jedan dio koji je mnogo veća od druge.

Sp ² je slična prethodnoj hibridizacije i načinjen miješanjem jednog s i dvije p-orbitale. Na primjer, etilen molekule formiraju se tri sp ² - i jedan p-orbitalne.

Orbitale: punjenje princip

Zamišljanje prijelaza iz jednog u drugi atoma u periodnom sustavu kemijskih elemenata, to je moguće instalirati sljedeću strukturu elektronički atoma stavljanjem više čestica u sljedeći orbitalu.

Elektroni, prije punjenja višu razinu energije, zauzimaju niže, bliže jezgri. Gdje postoji izbor, ispunjeni su pojedinačno orbitala.

Takav postupak punjenja poznat kao Hund vladavine. To se odnosi samo kada su orbitale imaju jednake energije i pomaže kako bi se smanjili odbijanja između elektrona, što čini više stabilan atom.

Treba napomenuti da je u e-orbitalne energije uvijek je nešto manje nego što je četvrti na istoj razini energije, tako da je prvi uvijek je ispunjen prije zadnje.

Ono što je stvarno čudno je pozicija 3d-orbitale. Oni su na višoj razini od 4s, te se stoga 4S-orbitale prvo napuni, a onda su svi koji podržava 3D i 4P-orbitale.

Slična konfuzija nastaje i na višim razinama s velikim brojem šavova između njih. Stoga, na primjer, 4F orbitale nisu ispunjeni dok su sva mjesta zauzeta na 6s.

Poznavanje postupka punjenja je ključna za razumijevanje kako opisati elektronsku strukturu.