Atómové orbitály

Atómové orbitály sú oblasť okolo jadra atómu, kde je pravdepodobne elektrón

Čo sú atómové orbitály?

A Atómový orbitálny Je definovaný ako trojrozmerná oblasť okolo jadra atómu, v ktorom pravdepodobne nájde elektrón. Rovnako ako obežné dráhy planét, existujú orbitály, ktoré sú menšie a ktoré sú bližšie k jadru a ďalšie, ktoré sú ďalej.

Atómové orbitály sú definované podľa množiny troch kvantových čísel. Bez ohľadu na tieto čísla, do každej orbitálu zapadajú iba dva elektróny, ktoré musia mať opačné chrbtice.

Pripomeňme, že atómy sú tvorené kladným jadrom náboja, ktoré obsahuje protóny a neutróny, obklopené jedným alebo viacerými elektrónmi. Posledne menované sú veľmi malé častice s negatívnym zaťažením a točia sa okolo jadra vďaka príťažlivosti opačných zaťažení.

Elektróny sa točia okolo jadra podobné tomu, ako sa planéty točia okolo slnka. „Orbity“ elektrónov však nie sú ploché a nie sú dobre definované ako tie planéty. Elektróny sú organizované v týchto oblastiach vesmíru nazývaných atómové orbitály.

Typy atómových orbitálov

Atómové orbitály môžu byť čisto orbitálny atómový hybridný orbitály. Okrem toho môžu byť čisté atómové orbitály rôznych typov.

Čisté atómové orbitály

Ako naznačuje vaše meno, jedná sa o najjednoduchšie atómové orbitály. Každý izolovaný atóm má ekvivalentnú sadu čistých alebo nekomplikovaných atómových orbitálov. Tieto môžu byť zase rôznych typov:

• Orbitals S: Sú orbitálmi sférickým spôsobom a sú najviac preniknutím zo všetkých atómových orbitálov (to znamená, že elektrón väčšinu času kladú bližšie k jadru).
• Orbitály P: Tieto orbitály existujú z druhej úrovne energie. Sú to orbitály, ktoré majú dva laloky orientované pozdĺž jednej z karteziánskych súradnicových osí. V každom atóme sú tri hladiny energetiky orbitálnej p, ktoré sú orbitály p_X, p_a A p_z.
• Orbitály D: Sú to sada malých prenikajúcich orbitálov s rôznymi formami a ktoré existujú z tretej úrovne energie. Na rovnakej úrovni energie môže byť päť rôznych orbitálov, ktoré sú D_Xy, d_Xz, d_{a z}, d_X2-y2 a d_Z2.
• Orbitály f: Sú to atómové orbitály, ktoré existujú iba zo štvrtej úrovne energie. Na každej úrovni je maximálne sedem typov.

Môže vám slúžiť: termodynamické procesy

Hybridné atómové orbitály

Sú to atómové orbitály, ktoré sú výsledkom kombinácie čistých atómových orbitálov. Jeho forma a priestorová orientácia závisí od orbitálov, ktoré sa kombinujú. Niektoré príklady hybridných orbitálov sú orbitály SP, SP², spona³, spona³D, SP³d², atď.

Atómová orbitálna hybridizácia

Atómová orbitálna hybridizácia je kombinovaný proces čistých atómových orbitálov za vzniku hybridných atómových orbitálov s primeranou orientáciou na vytvorenie väzieb medzi atómami.

Tieto hybridné orbitály sú zastúpené písmenami čistých orbitálov, ktoré boli zmiešané, s exponentmi, ktoré označujú počet každého typu čistého orbitálu, ktorý vstúpil do zmesi. Napríklad sposs orbitálna sp³d je tvorený orbitálnou s, tromi P a jedným d.

Prečo sú hybridné orbitály?

Podľa teórie Link Valencia Link sa chemická väzba vytvára, keď je atómový orbitál jedného atómu ohromený atómovým orbitálom iného, ​​aby sa vytvoril kovalentná väzba. Ak je prekrývanie čelné, vytvorí sa väzba typu sigma a ak sa vytvorí PI väzba.

Z toho vyplýva, že na vytvorenie kovalentnej väzby musia atómové orbitály mať primeranú orientáciu.

Nie je to však vždy možné s čistými atómovými orbitálmi (S, P, D a F). Podľa teórie teda atómy kombinujú atómové orbitály, aby vytvorili súbor nových hybridných orbitálov, ktoré majú primeranú orientáciu.

Školenie hybridných orbitálov

Hybridizácia je podobná kombinácii štiav rôznych ovocia.

Môže vám slúžiť: teoretický výkon

Ak kombinujeme 3 čisté atómové orbitály (tri poháre rôznych ovocných šťavy), vždy získame tri hybridné atómové orbitály (tri miešacie okuliare).

Na druhej strane, čím viac pohárov druhu šťavy pridávame do zmesi, tým viac bude zmes k tomuto typu šťavy vyzerať. Podobne, čím viac atómových orbitálov typu miešania, potom bude na týchto čistých orbitáloch vyzerať viac hybridných orbitálov.

Atómové kvantové a orbitálne čísla

Rôzne atómové orbitály zodpovedajú matematickým riešeniam Schrödingovej rovnice. Tieto riešenia sú spojené so súborom celých čísel nazývaných kvantové číslo.

Atómový orbitál je definovaný prvými tromi kvantovými číslami:

Hlavné kvantové číslo (n)

To definuje energetickú hladinu orbitálu, a teda priemernú vzdialenosť elektrónu k jadru. Je to prirodzené číslo od 1.

Sekundárne kvantové alebo uhlové hybnosti (L)

Tiež sa nazýva energetická čiastková úroveň a určuje tvar atómového orbitálu. Môže mať hodnoty medzi 0 a n-1 a určiť typ atómového orbitálu, o ktorom ide o:

• Ak l = 0, potom to bude orbitál
• Keď l = 1, potom to bude orbitálny typ p
• Ak l = 2, potom to bude orbitálny typ d
• Keď l = 3, potom to bude orbitál typu F atď.

Uhlová hybnosť určuje, koľko čiastkových stupňov sa zmestí do každej hlavnej energetickej úrovne. Pokiaľ ide o každú hodnotu n, L môže mať hodnoty medzi 0 a n-1, takže počet možných pod úrovní sa bude vždy rovnať n.

Kvantový počet magnetických momentov (m_l)

Určiť orientáciu v atómovom orbitálnom priestore. To môže získať celé hodnoty medzi -L a +L (vrátane 0) a určuje počet atómových orbitálov v rámci každej úrovne.

Môže vám slúžiť: alfa-zotoglutarát: Vlastnosti, funkcie a aplikácie

Napríklad v sub -úrovni p, ktorý zodpovedá L = 1, sú tri orbitály, pretože m_l môže mať hodnotu -1, 0 a +1 (zodpovedajúce orbitálom P_X, p_a A p_z).

Uveďme príklad: Elektronická konfigurácia atómu chemického prvku bóru s 5 elektrónmi je 1siež²2siež²2p_X¹: Orbital 1siež Obsahuje dva elektróny, 2S obsahuje ďalšie dve a orbitál 2p_X Obsahuje jeden.

Ďalší príklad: Elektronická konfigurácia uhlíka so šiestimi elektrónmi má elektronickú konfiguráciu 1siež²2siež²2p_X¹2p_a¹, Kde má 1S orbitál dva elektróny, 2S tiež a posledné dve orbitály obsahujú jeden elektrón.

Príklady atómových orbitálov

Každý atómový orbitál je určený konkrétnou kombináciou prvých troch kvantových čísel. Niektoré príklady atómových orbitálov a ich príslušných kvantových čísel sú uvedené nižšie:

Orbitálny	n	l	ml
1s	1	0	0
3DXy	3	2	-2
4pz	4	1	+1
5 DX2-y2	5	2	+2

Odkazy

1. Britannica, redaktori Encyclopaedia (2020). ORBITAL | Chémia a fyzika. Prevzaté z Britannice.com.
2. Byjus (2021). Pokyny pre všeobecné nariadenie o ochrane údajov (GDPR). Prevzatý z Byjusa.com.
3. Libetexts - Turo School v Cornwalle (2020). Atómové orbitály. Prevzaté z Chem.Librettexts.orgán.