Mene ne atomic orbitals?

A Chemistry da Physics da atomic orbitals - wani aiki kira kalaman, abin da ya bayyana da kaddarorin halayyar ba fiye da biyu electrons a cikin kusanci na atomic tsakiya ko nuclei na tsarin kamar yadda a cikin kwayoyin. Orbital ne sau da yawa wanda aka nuna a matsayin uku-girma yankin a cikin abin da akwai kashi 95% yiwuwar gano da electron.

Orbitals da kuma kewayewa

Lokacin da wani taurãro motsa a kusa da Sun, shi ya fayyace a hanya kira wani sarari suKe. Hakazalika zarra iya wakilta a cikin nau'i na electrons, circling a sarari suKe a kusa da tsakiya. A gaskiya, duk abin da yake daban-daban, da kuma electrons ne a cikin yankunan da sarari da aka sani da atomic orbitals. Chemistry zarra ciki Sauki lissafi koyi ga kalaman na Schrödinger lissafi kuma inganta sanin yiwu jihohin da electron.

Falakinsu da orbitals sauti kama, amma suna da mabanbanta ma'ana. Yana da muhimmanci a fahimci bambancin da ke tsakanin su.

Images ba zai iya kewayewa

Don shirya da yanayin da wani abu, kana bukatar ka san inda aka abu ne, kuma su iya sanin ko inda zai kasance a cikin wani lokacin. Wannan ba zai yiwu ga wani electron.

A cewar da Heisenberg rashin tabbas manufa, ba shi yiwuwa a san daidai inda barbashi ne a lokacin da inda zai kasance daga baya. (A gaskiya, da manufa ce da ba shi yiwuwa domin sanin a lokaci guda kuma tare da cikakken yaƙĩni da ta lokacinta kuma lokacinta).

Saboda haka, ba shi yiwuwa ya gina wani sarari suKe motsi na electron a kusa da tsakiya. Shin wannan wani babban matsala? No. Idan wani abu ne ba zai yiwu ba, shi ya kamata a dauka, da kuma gano hanyoyin da za samu a kusa.

Lantarki hydrogen - 1s-orbital

Misali akwai wanda hydrogen da a wani lokaci ake graphically imprinted matsayi na daya electron. Jim kaɗan bayan wannan, da hanya da aka maimaita, da kuma masu sa ido ya gano cewa, da barbashi ne a cikin wani sabon matsayi. Kamar yadda ta samu daga farko wuri a karo na biyu, shi ne ba a sani.

Idan muka ci gaba da aiki a cikin wannan hanya, a hankali kafa wani irin 3D-taswirar m wurare inda barbashi.

A cikin hali na da hydrogen zarra electron iya zama ko ina a cikin siffar zobe sarari kewaye da tsakiya. A zane na nuna wani mai giciye sashe na mai siffar zobe sarari.

95% na lokaci (ko kuma wani kaso, saboda xari bisa dari yaƙĩni iya samar da wani samaniya girma), da electron zai kasance a cikin fairly sauƙi m sarari yankin isasshe kusa da zuciyar. Irin wannan mãkirci ne ake kira orbital. Atomic orbitals - a yankin na sarari a cikin abin da akwai wani electron.

Abin da ke ya yi? Mun sani ba, ba zai iya sani, kuma haka ina kawai watsi da matsalar! Mun iya cewa kawai idan electron ne a wani musamman orbital, shi zai yi a wasu makamashi.

Kowane orbital yana da wani sunan.

A sarari shagaltar da hydrogen electron kira 1s-orbital. Naúrar a nan yana nufin cewa barbashi ne a kusa da zuciyar da makamashi matakin. S nuna siffar da falaki. S-orbitals spherically tsakaitã dangi zuwa da zuciyar - a kalla a matsayin m fanni na wani fairly m abu da core a cibiyar.

2s

Next orbital - 2s. Yana da kama 1s, sai dai cewa yanki mafi kusantar su sami electron ne m daga tsakiya. Wannan na biyu orbital makamashi matakin.

Idan ka duba a hankali, za ka lura da cewa kusa da tsakiya yana daya more yankin na dan kadan mafi girma electron yawa ( "yawa" kuma wata hanya da su koma ga yiwuwar cewa barbashi ne ba a wani wuri).

2s-electrons (da 3s, 4s, da sauransu. D.) Ku ciyar wani ɓangare na su lokaci ne da yawa kusa da cibiyar da zarra fiye da daya zai sa ran. Wannan results a cikin wani kadan karu a su samar da makamashi a kan s-orbitals. A kusa da electron fuskanci tsakiya, da kasa su samar da makamashi.

3s-, 4s-orbitals (da t. D.) positioned nisa daga cibiyar zarra.

P-orbitals

Ba duk electrons zauna s-orbital (a gaskiya, 'yan kaxan daga cikinsu akwai daga can). A farko makamashi matakin ne kadai akwai wuri a gare su shi ne wuri na 1s, na biyu kara 2s da 2p.

Orbitals na da irin wannan bayyana kamar 2 m balloons suna da alaka da juna a cikin nucleus din. A zane na nuna wani mai giciye-bangaranci view of a 3-girma na sarari yankin. Again, orbital nuna kawai yankin da kashi 95% yiwuwa na gano guda electron.

Idan muka kwatanta da a kwance jirgin sama cewa ya wuce ta core a cikin irin wannan hanya da cewa wani sashi daga cikin sarari guda za a located sama da jirgin sama, da kuma sauran karkashin shi, to, a can ne sifili yiwuwar gano da electron a cikin wannan jirgin sama. Tun da barbashi motsa daga wani sashi zuwa wani, idan ba zai iya zarcẽwa ta hanyar da zobe jirgin sama? Wannan shi ne saboda ta kalaman yanayi.

Ba kamar s-, p-orbital yana da wani directivity.

A wani makamashi matakin zai iya samun uku da cikakken m p orbitals a dama kusassari ga juna. Suna siddan kaddamarda da alamomin p _x, p _y, kuma p _z. Saboda haka sanya domin saukaka - abin da ake nufi da kwatance na X, Y ko Z, shi ne kullum canja, t zarra to da ka motsi a sarari ...

P-orbitals a kan na biyu makamashi matakin da aka kira 2p _x 2p _y kuma 2p _z. Akwai irin wannan orbital kuma bi _{- 3p x, 3p y, 3p} z, 4p x, 4p y, 4p z da sauransu.

Duk matakan, fãce ga na farko, da p-orbitals. A mafi girma "petals" Pull, tare da mafi m wuri na gano na'urar a wuri mai nisa daga tsakiya.

d- kuma f-orbitals

Bugu da kari ga s- kuma p-orbitals, akwai biyu sauran sets na orbitals samuwa ga electrons to mafi girma makamashi matakan. The uku yiwu wanzuwar biyar d-orbitals (tare da hadaddun siffofi da kuma sunayen) da kuma 3s- da 3p-orbitals _{(3p x, 3p y, 3p} z). A total akwai 9 daga cikinsu a nan.

A karo na hudu, tare da 4s da 4p da 4d bayyana ƙarin 7 f-orbitals - kawai 16, kuma akwai a kan duk mafi girma makamashi matakan.

Masauki electrons a orbitals

An zarra za a iya wakilta a matsayin mai sosai zato gidan (kamar wani inverted dala) tare da tsakiya da suke zaune a kan benen kasa, da kuma daban-daban da dakuna a kan babba benaye shagaltar da electrons:

• a kan benen kasa akwai kawai 1 wanka (1s).
• na biyu yana da hudu da dakuna (2s, 2p _x 2p _y kuma 2p _z).
• a kan na uku bene yana 9 dakuna (daya 3s, uku 3p da biyar 3d-orbitals) da sauransu.

Amma da dakuna ne ba sosai babban. Kowace daga cikinsu iya kawai dauke 2 electrons.

A m hanyar nuna da atomic orbitals a wadda barbashi ne - shi ne ya zana wani "jimla cell."

jimla cell

Atomic orbitals iya wakilta a matsayin murabba'ai da electrons a su, wanda aka nuna a matsayin kibiyoyi. Sau da yawa kibiyoyi nuna sama da kasa, ana amfani da su nuna cewa wadannan barbashi bambanta da juna.

Wajibcin da ciwon daban-daban electron a zarra ne saboda abin da jimla ka'idar. Idan sun kasance a cikin daban-daban orbitals - shi ke lafiya, amma idan suna located in daya, tsakanin su a can ya zama wasu da dabara bambanci. Jimla ka'idar ba da kaddarorin da barbashi, da ake kira "juya" - kawai shi kuma ya nuna shugabanci na kibiyoyi.

1s-orbital electrons da biyu wanda aka nuna a matsayin square da biyu kibiyoyi nuna sama da kasa, amma shi ma za a iya rubuta ko mafi hanzari a matsayin 1s ^2. Wannan an karanta kamar "daya s biyu" da kuma ba a matsayin "daya dukda Squared." Kada gauraye lambobi a cikin wannan tsarin rubutu. Yana suturta farko makamashi matakin, da kuma na biyu - da yawan barbashi a kan orbital.

hybridization

A sunadarai, hybridization ne manufar hadawa atomic orbitals a sabon matasan iya Pairing na electrons ta samar da sunadarai shaidu. Sp-hybridization bayyana sinadaran shaidu na mahadi kamar alkynes. A wannan model, da atomic orbitals na carbon 2s da 2p aka haxa, forming biyu sp-orbitals. Acetylene C ₂ H ₂ kunshi sp-sp-interlacing biyu carbon atoms samar da wata σ-dangane da biyu ƙarin π-shaidu.

Carbon atomic orbitals a cikakken hydrocarbons da wannan sp ³ matasan orbital, dumbbell-dimbin yawa, daya rabo daga abin da yake ya fi girma sosai fiye da sauran.

Sp ² ne kama da na baya hybridization da aka kafa ta hadawa daya s da biyu p-orbitals. Alal misali, a cikin wani ethylene kwayoyin suna kafa uku sp ² - da kuma daya p-orbital.

Atomic orbitals: ciko manufa

Imagining a mulki daga wanda zarra zuwa wani a cikin lokaci-lokaci tebur da sunadarai abubuwa, yana yiwuwa ka shigar da gaba lantarki tsarin zarra ta ajiye mafi barbashi a gaba akwai orbital.

Electrons, kafin ciko mafi girma makamashi matakan, zauna m, kusa da zuciyar. Inda akwai wani zabi, su suna cike akayi daban-daban orbitals.

Irin wannan hanya ga ciko da aka sani da Hund ta mulki. Yana shafi kawai a lokacin da atomic orbitals da daidaita kuzari da kuma taimaka wajen rage tunkuxe tsakanin electrons, abin da ya sa more barga zarra.

Ya kamata a lura da cewa a cikin s-orbital makamashi ne ko da yaushe dan kadan kasa da cewa daga cikin gundumar a wannan makamashi matakin, don haka na farko ne ko da yaushe cike da karshe.

Abin da yake da m matsayi ne 3d-orbitals. Su ne a wata mafi girma matakin fiye da 4s, sabili da haka 4s-orbitals suna cike da farko, sa'an nan kuma duk 3d- da 4p-orbitals.

Similar rikice auku, kuma a mafi girma matakan da manyan yawan stitches therebetween. Saboda haka, misali, 4f atomic orbitals ba ta cika sai da kujeru suna shagaltar a 6s.

Ilimi na cika hanya ne tsakiyar zuwa wani fahimtar yadda za a bayyana lantarki tsarin.