Orbitos apibrėžimas ir pavyzdys

Ianas Cumingas / Getty Images

Orbitos apibrėžimas

Į chemija ir Kvantinė mechanika , an orbita yra matematinė funkcija, apibūdinanti elektrono, elektronų poros arba (rečiau) nukleonų elgseną, panašią į bangas. Orbita taip pat gali būti vadinama atomine orbita arba elektronine orbita. Nors dauguma žmonių apie „orbitą“ galvoja apie apskritimą, tikimybės tankio sritys, kuriose gali būti elektronas, gali būti sferinės, hantelio formos arba sudėtingesnės trimatės formos.

Matematinės funkcijos tikslas yra nustatyti elektrono vietos aplink atomo branduolį (arba teoriškai viduje) tikimybę.

Orbitalė gali reikšti elektronų debesis turinčios energijos būseną, aprašytą nurodytomis vertėmis n , ℓ ir m _ℓ kvantiniai skaičiai . Kiekvienas elektronas apibūdinamas unikaliu kvantinių skaičių rinkiniu. Orbitoje gali būti du elektronų su suporuotas sukasi ir dažnai siejamas su konkrečiu regionu atomas . S orbitalė, p orbitalė, d orbitalė ir f orbita reiškia orbitales, kurių kampinio momento kvantinis skaičius ℓ = 0, 1, 2 ir 3, atitinkamai. Raidės s, p, d ir f kilusios iš šarminių metalų spektroskopijos linijų aprašymų kaip aštrių, pagrindinių, difuzinių ar pagrindinių. Po to s, p, d ir f , orbitos pavadinimai už ℓ = 3 yra abėcėlės tvarka (g, h, i, k, ...). Raidė j praleista, nes ji nesiskiria nuo i visomis kalbomis.

Orbitos pavyzdžiai

1s^duorbitoje yra du elektronai. Tai žemiausias energijos lygis (n = 1), kurio kampinio momento kvantinis skaičius ℓ = 0.

Elektronai 2p_xatomo orbita paprastai randama hantelio formos debesyje aplink x ašį.

Elektronų savybės orbitose

Elektronai demonstruoja bangų ir dalelių dvilypumą, o tai reiškia, kad jie pasižymi kai kuriomis dalelių savybėmis ir kai kuriomis bangų savybėmis.

Dalelių savybės

• Elektronai turi daleles panašių savybių. Pavyzdžiui, vienas elektronas turi -1 elektros krūvį.
• Aplink atomo branduolį yra sveikasis skaičius elektronų.
• Elektronai juda tarp orbitų kaip dalelės. Pavyzdžiui, jei šviesos fotoną sugeria atomas, tik vienas elektronas keičia energijos lygį.

Bangos savybės

Tuo pačiu metu elektronai elgiasi kaip bangos.

• Nors įprasta manyti, kad elektronai yra atskiros kietosios dalelės, daugeliu atžvilgių jie labiau primena šviesos fotoną.
• Neįmanoma tiksliai nustatyti elektrono vietos, tik apibūdinkite tikimybę jį rasti bangos funkcija aprašytame regione.
• Elektronai skrieja ne aplink branduolį, kaip Žemė skrieja aplink Saulę. Orbita yra stovinti banga, kurios energijos lygiai yra kaip harmonikos ant vibruojančios stygos. Žemiausias elektrono energijos lygis yra tarsi pagrindinis vibruojančios stygos dažnis, o aukštesni energijos lygiai yra kaip harmonikos. Regionas, kuriame gali būti elektronas, yra labiau panašus į debesį ar atmosferą, išskyrus tai, kad sferinė tikimybė taikoma tik tada, kai atomas turi tik vieną elektroną!

Orbitos ir atomo branduolys

Nors diskusijose apie orbitales beveik visada kalbama apie elektronus, branduolyje taip pat yra energijos lygių ir orbitalių. Įvairios orbitos sukelia branduoliniai izomerai ir metastabilios būsenos.