Orbital definisjon og eksempel

Ian Cuming/Getty-bilder

Orbital definisjon

I kjemi og kvantemekanikk , en orbital er en matematisk funksjon som beskriver den bølgelignende oppførselen til et elektron, elektronpar eller (mindre vanlig) nukleoner. En orbital kan også kalles en atomorbital eller elektronorbital. Selv om de fleste tenker på en 'bane' angående en sirkel, kan sannsynlighetstetthetsområdene som kan inneholde et elektron være sfæriske, hantelformede eller mer kompliserte tredimensjonale former.

Hensikten med den matematiske funksjonen er å kartlegge sannsynligheten for plasseringen av et elektron i et område rundt (eller teoretisk inne i) en atomkjerne.

En orbital kan referere til en elektronsky har en energitilstand beskrevet av gitte verdier av n , ℓ og m _ℓ kvantetall . Hvert elektron er beskrevet av et unikt sett med kvantetall. En orbital kan inneholde to elektroner med paret spinner og er ofte assosiert med en bestemt region av en atom . s orbital, p orbital, d orbital og f orbital refererer til orbitaler som har et vinkelmomentum kvantenummer ℓ = 0, 1, 2 og 3, henholdsvis. Bokstavene s, p, d og f kommer fra beskrivelsene av alkalimetallspektroskopilinjer som virker skarpe, prinsipielle, diffuse eller fundamentale. Etter s, p, d og f , orbitalnavn utover ℓ = 3 er alfabetiske (g, h, i, k, ...). Bokstaven j er utelatt fordi den ikke er forskjellig fra i på alle språk.

Eksempler på bane

1-erne^toorbital inneholder to elektroner. Det er det laveste energinivået (n = 1), med et vinkelmomentum kvantetall ℓ = 0.

Elektronene i 2p_xorbital av et atom finnes vanligvis innenfor en hantelformet sky rundt x-aksen.

Egenskaper til elektroner i orbitaler

Elektroner viser bølge-partikkel-dualitet, noe som betyr at de viser noen egenskaper til partikler og noen egenskaper til bølger.

Partikkelegenskaper

• Elektroner har partikkellignende egenskaper. For eksempel har et enkelt elektron en elektrisk ladning -1.
• Det er et heltall av elektroner rundt en atomkjerne.
• Elektroner beveger seg mellom orbitaler som partikler. For eksempel, hvis et foton av lys absorberes av et atom, endrer bare et enkelt elektron energinivået.

Wave egenskaper

Samtidig oppfører elektroner seg som bølger.

• Selv om det er vanlig å tenke på elektroner som individuelle faste partikler, er de på mange måter mer som et foton av lys.
• Det er ikke mulig å finne plasseringen til et elektron, bare beskriv sannsynligheten for å finne en innenfor et område beskrevet av en bølgefunksjon.
• Elektroner går ikke i bane rundt kjernen slik Jorden går i bane rundt solen. Banen er en stående bølge, med energinivåene som harmoniske på vibrerende streng. Et elektrons laveste energinivå er som grunnfrekvensen til en vibrerende streng, mens høyere energinivåer er som harmoniske. Området som kan inneholde et elektron er mer som en sky eller atmosfære, bortsett fra at en sfærisk sannsynlighet bare gjelder når et atom bare har et enkelt elektron!

Orbitaler og atomkjernen

Selv om diskusjoner om orbitaler nesten alltid refererer til elektroner, er det også energinivåer og orbitaler i kjernen. De ulike orbitalene gir opphav til kjernefysiske isomerer og metastabile tilstander.