Quatre types de Orbitals et leurs formes

June 29

Quatre types de Orbitals et leurs formes


Les atomes sont composés d'un noyau lourd entouré d'électrons légers. Le comportement des électrons est régie par les règles de la mécanique quantique. Ces règles permettent d'électrons occupent des régions spécifiques appelées orbitales. Les interactions entre les atomes sont presque exclusivement par leurs électrons ultrapériphériques, de sorte que la forme de ces orbitales devient très important. Par exemple, lorsque les atomes sont amenés à côté de l'autre, si leurs orbitales ultrapériphériques se chevauchent alors ils peuvent créer une liaison chimique forte; donc une certaine connaissance de la forme des orbitales est important pour la compréhension des interactions atomiques.

Nombres et Orbitals Quantum

Quatre types de Orbitals et leurs formes

La structure du tableau périodique est un résultat direct des règles de la mécanique quantique.

Les physiciens ont trouvé commode d'utiliser un raccourci pour décrire les caractéristiques des électrons dans un atome. Le raccourci est en termes de nombres quantiques; ces chiffres ne peuvent être des nombres entiers, et non des fractions. Le nombre quantique principal n, est lié à l'énergie de l'électron; puis il y a le nombre orbital quantique, l, et le nombre dynamique quantique angulaire, m. Il existe d'autres nombres quantiques, mais ils ne sont pas directement liés à la forme des orbitales. Orbitals ne sont pas des orbites, dans le sens d'être des chemins autour du noyau; au contraire, ils représentent les positions où l'électron est le plus susceptible d'être trouvé.

S Orbitals

Pour chaque valeur de n, il y a une orbite où à la fois l et m sont égaux à zéro. Ces orbitales sont des sphères. Plus la valeur de n est élevée, plus la sphère - qui est, le plus il est probable que l'électron se trouve plus éloigné du noyau. Les sphères ne sont pas aussi dense tout au long; ils sont plus comme des coquilles imbriquées. Pour des raisons historiques, on appelle cela une orbitale s. En raison des règles de la mécanique quantique, les électrons d'énergie les plus bas, avec n = 1, doit avoir à la fois l et m égal à zéro, de sorte que la seule orbitale qui existe pour n = 1 est l'orbitale s. La s orbitale existe aussi pour toutes les autres valeurs de n.

P Orbitals

Lorsque n est supérieur à un, plusieurs possibilités ouvertes vers le haut. L, le nombre quantique orbital, peut avoir une valeur quelconque allant jusqu'à n-1. Lorsque l un est égal à, l'orbitale est appelée orbitale. P orbitals regardent un peu comme des haltères. Pour chaque l, m va de positif à l négatif dans les étapes d'un. Donc, pour n = 2, l = 1, m peut être égal 1, 0 ou -1. Cela signifie qu'il ya trois versions de l'orbitale p: l'une avec l'haltère de haut en bas, l'autre avec l'haltère de gauche à droite, et une autre avec l'haltère à angle droit les deux autres. P orbitales existent pour tous les principaux nombres quantiques supérieurs à un, bien qu'ils aient une structure supplémentaire en tant que n devient plus élevé.

D Orbitals

Lorsque n = 3, l peut égaler 2, et quand l = 2, m peut égaler 2, 1, 0, -1, -2 et. L = 2 orbitales sont appelées orbitales d, et il existe cinq différents parmi correspondant aux différentes valeurs de m. Le n = 3, l = 2, m = 0 orbitale ressemble également à un haltère, mais avec un beignet autour du milieu. Les quatre autres orbitales d ressemblent quatre œufs empilés sur la fin dans un motif carré. Les différentes versions ont juste les oeufs pointant dans des directions différentes.

F Orbitals

Le n = 4, l = 3 orbitales sont appelées orbitales f, et ils sont difficiles à décrire. Ils ont de multiples fonctions complexes. Par exemple, n = 4, l = 3, m = 0; m = 1; et m = -1 orbitales sont en forme d'haltères à nouveau, mais maintenant avec deux beignes entre les extrémités de la barre. Les autres valeurs de m regardent un peu comme un paquet de huit ballons, avec tous leurs noeuds attachés ensemble dans le centre.

visualisations

Les mathématiques régissant les orbitales d'électrons est assez complexe, mais il y a beaucoup de ressources en ligne qui fournissent des réalisations graphiques des différentes orbitales. Ces outils sont très utiles pour visualiser le comportement des électrons autour des atomes.