Atomare Orbitale

Atom -Orbitale sind eine Region um den Kern eines Atoms, in dem sich ein Elektron wahrscheinlich befindet

Was sind atomare Orbitale?

A Atomkugel Es ist definiert als eine dreidimensionale Region um den Kern eines Atoms, in dem es wahrscheinlich ein Elektron findet. Wie die Umlaufbahnen der Planeten gibt es Orbitale, die kleiner sind und näher am Kern sind, und andere, die weiter sind.

Atom -Orbitale werden durch einen Satz von drei Quantenzahlen definiert. Unabhängig von diesen Zahlen passen nur zwei Elektronen, die entgegengesetzte Stacheln haben müssen, in jedes Orbital.

Denken Sie daran, dass Atome durch einen positiven Ladungskern gebildet werden, der Protonen und Neutronen enthält, die von einer oder mehreren Elektronen umgeben sind. Letztere sind sehr kleine Partikel mit negativer Belastung und drehen sich dank der Anziehungskraft entgegengesetzter Lasten um den Kern.

Die Elektronen drehen sich um den Kern, ähnlich wie die Planeten sich um die Sonne drehen. Die "Umlaufbahnen" von Elektronen sind jedoch weder flach, noch sind sie als die der Planeten gut definiert. Die Elektronen sind in diesen Regionen des Raums organisiert, die als Atomorbitale bezeichnet werden.

Arten von Atomorbitalen

Atom -Orbitale können reine orbitale atomare Hybridorbitale sein. Darüber hinaus können reine atomare Orbitale unterschiedliche Typen sein.

Reine atomare Orbitale

Wie Ihr Name schon sagt, sind dies die einfachsten atomaren Orbitale. Jedes isoliertes Atom hat einen äquivalenten Satz reiner oder nicht komprimierter atomarer Orbitale. Diese können wiederum von verschiedenen Typen sein:

• Orbitale S: Sie sind kugelförmige Orbitale und die am meisten durchdringendsten Atomorbitale (dh diejenigen, die das Elektron die meiste Zeit näher am Kern bringen).
• Orbitale P: Diese Orbitale existieren aus der zweiten Energieebene. Es sind Orbitale, die zwei Lappen entlang einer der kartesischen Koordinatenachsen ausgerichtet haben. In jedem Atom befinden sich drei Energieniveaus für Orbital -P -Energien. Dies sind die Orbitale p_X, P_Und Und P_z.
• Orbitale d: Sie sind eine Reihe von wenig durchdringenden Orbitalen mit verschiedenen Formen, die aus der dritten Energieebene existieren. Im gleichen Energieniveau können es fünf verschiedene Orbitale geben, nämlich die d_Xy, D_Xz, D_{und z}, D_X2-y2 und d_Z2.
• Orbitale f: Sie sind atomare Orbitale, die nur aus der vierten Energieebene existieren. Auf jeder Ebene gibt es maximal sieben F -Typen.

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Hybridatomare Orbitale

Sie sind die atomaren Orbitale, die sich aus der Kombination reiner Atomorbitale ergeben. Seine Form und räumliche Ausrichtung hängen von den kombinierten Orbitalen ab. Einige Beispiele für Hybridorbitale sind die Orbitale SP, sp, sp, sp, sp, sp, sp, sp, sp, sp, sp, sp, sp, sp, sp, sp, sp, sp, sp², sp³, sp³D, sp³D², usw.

Atomic Orbital Hybridisierung

Atomare Orbitalhybridisierung ist der Kombinationsprozess reiner Atomorbitale zur Bildung hybrider Atomorbitale mit angemessener Ausrichtung zur Bildung von Bindungen zwischen Atomen.

Diese Hybridorbitale werden mit den Buchstaben der reinen Orbitale dargestellt, die gemischt wurden, mit Exponenten, die die Anzahl jeder Art von reinem Orbital angeben, die in die Mischung eingegeben wurden. Zum Beispiel ein Sposs Orbital SP³D wird durch ein Orbital S, drei p und ein D gebildet.

Warum sind Hybridorbitale?

Nach der Valencia -Link -Theorie wird die chemische Bindung gebildet, wenn ein Atom -Orbital eines Atoms mit dem Atom -Orbital eines anderen überfordert ist, um eine kovalente Bindung zu bilden. Wenn die Überlappung frontal ist, wird eine Sigma -Typ -Bindung gebildet, und wenn eine PI -Bindung gebildet wird.

Dies impliziert, dass Atomorbitale, damit die kovalente Bindung gebildet wird, die entsprechende Ausrichtung besitzen muss.

Dies ist jedoch nicht immer möglich mit reinen Atomorbitalen (S, P, D und F). Nach der Theorie kombinieren Atome Atom -Orbitale, um eine Reihe neuer hybriden Orbitale zu bilden, die eine angemessene Ausrichtung aufweisen.

Ausbildung von Hybridorbitalen

Die Hybridisierung ähnelt dem Kombinieren von Säften verschiedener Früchte.

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Wenn wir 3 reine Atomorbitale (drei Gläser verschiedener Fruchtsäfte) kombinieren, erhalten wir immer drei hybride Atomorbitale (drei Mischgläser).

Je mehr Brille einer Saftart, die wir zur Mischung hinzufügen, desto mehr wird die Mischung zu dieser Art von Saft aussieht. In ähnlicher Weise werden die atomarischeren Orbitale eines Mischtyps, die hybriden Orbitale, für diese reinen Orbitale aussehen.

Atomquanten- und Orbitalzahlen

Die verschiedenen atomaren Orbitale entsprechen den mathematischen Lösungen der Schrödding -Gleichung. Diese Lösungen sind mit einer Reihe von ganzen Zahlen verbunden, die als Quantennummer bezeichnet werden.

Ein atomares Orbital wird durch die ersten drei Quantenzahlen definiert:

Hauptquantenzahl (n)

Dies definiert das Energieniveau des Orbitals und damit den durchschnittlichen Abstand des Elektrons zum Kern. Es ist eine natürliche Zahl von 1 ab 1.

Sekundärquanten- oder Winkelimpuls (L)

Auch als Energy Sub -Level bezeichnet, bestimmt dies die Form eines atomaren Orbitals. Es kann Werte zwischen 0 und n-1 haben und die Art des atomaren Orbitals bestimmen, von dem es geht:

• Wenn L = 0, dann ist es ein S -Orbital
• Wenn L = 1, dann ist es ein Orbitalyp P
• Wenn L = 2, dann ist es ein Orbital Typ D
• Wenn L = 3, dann ist es ein Orbital vom Typ F usw.

Der Winkelimpuls bestimmt, wie viele Sub -Levels in jede Hauptergiespiegel passen. Was jeden N-Wert betrifft, kann L Werte zwischen 0 und n-1 haben, sodass die Anzahl der möglichen Unterstufe immer gleich N ist.

Quantenzahl des magnetischen Moments (m)_l)

Bestimmen Sie die Orientierung im atomaren Orbitalraum. Dies kann ganze Werte zwischen -l und +l (einschließlich 0) erwerben und die Anzahl der Atomorbitale in jedem Sub -Level bestimmt.

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Zum Beispiel in Sub -Level P, was L = 1 entspricht, gibt es drei Orbitale, da m_l Kann -1, 0 und +1 wert sein (entsprechend den Orbitalen p_X, P_Und Und P_z).

Lassen Sie uns ein Beispiel geben: Die elektronische Konfiguration eines Atoms des Bor -chemischen Elements mit 5 Elektronen beträgt 1S²2S²2P_X¹: Orbital 1S Es enthält zwei Elektronen, die 2s enthalten zwei weitere und das Orbital 2P_X Es enthält einen.

Ein weiteres Beispiel: Die Konfiguration elektronischer Kohlenstoff mit sechs Elektronen hat eine elektronische Konfiguration 1S²2S²2P_X¹2P_Und¹, Wobei das 1S -Orbital zwei Elektronen hat, auch die 2s und die letzten beiden Orbitale enthalten ein einzelnes Elektron.

Beispiele für Atomorbitale

Jedes atomare Orbital wird durch eine bestimmte Kombination der ersten drei Quantenzahlen bestimmt. Einige Beispiele für atomare Orbitale und deren jeweiligen Quantenzahlen sind nachstehend dargestellt:

Orbital	N	l	Ml
1s	1	0	0
3dXy	3	2	-2
4pz	4	1	+1
5 dX2-y2	5	2	+2

Verweise

1. Britannica, die Herausgeber von Encyclopaedia (2020). Orbital | Chemie und Physik. Entnommen aus Britannica.com.
2. Byjus (2021). GDPR -Richtlinien für allgemeine Datenschutzverordnung (GDPR) Byju's. Von Jus entnommen.com.
3. Libertexte - Turo School in Cornwall (2020). Atomare Orbitale. Entnommen von Chem.Librettexts.Org.