Atomaire orbitalen

Atomische orbitalen zijn een gebied rond de kern van een atoom waar een elektron waarschijnlijk zal zijn

Wat zijn atomaire orbitalen?

A Atomisch orbitaal Het wordt gedefinieerd als een drie -dimensionaal gebied rond de kern van een atoom, waarin het waarschijnlijk een elektron vindt. Net als de banen van de planeten zijn er orbitalen die kleiner zijn en die dichter bij de kern liggen, en anderen die verder zijn.

Atomische orbitalen worden gedefinieerd door een set van drie kwantumnummers. Ongeacht deze cijfers passen slechts twee elektronen die tegengestelde stekels moeten hebben in elk orbitaal.

Bedenk dat atomen worden gevormd door een positieve ladingskern die protonen en neutronen bevat, omgeven door een of meer elektronen. De laatste zijn zeer kleine deeltjes met negatieve belasting en draaien om de kern dankzij de aantrekkingskracht van tegengestelde belastingen.

De elektronen draaien rond de kern vergelijkbaar met hoe de planeten rond de zon draaien. De "banen" van elektronen zijn echter niet plat, noch zijn ze goed gedefinieerd als die van de planeten. De elektronen zijn georganiseerd in die regio's van ruimte die atomaire orbitalen worden genoemd.

Soorten atomaire orbitalen

Atomische orbitalen kunnen zuivere orbitale hybride orbitalen zijn. Bovendien kunnen pure atomaire orbitalen van verschillende typen zijn.

Pure atoom orbitalen

Zoals uw naam al doet vermoeden, zijn dit de eenvoudigste atomaire orbitalen. Elk geïsoleerd atoom heeft een equivalente set pure of niet -gecombineerde atomaire orbitalen. Deze kunnen op hun beurt van verschillende typen zijn:

• Orbitalen s: Ze zijn orbitalen op een sferische manier en zijn de meest doordringende van alle atomaire orbitalen (dat wil zeggen die het elektron meestal dichter bij de kern plaatsen).
• Orbitalen P: Deze orbitalen bestaan ​​uit het tweede energieniveau. Het zijn orbitalen met twee lobben die langs een van de Cartesiaanse coördinaatassen zijn georiënteerd. Er zijn drie orbitale P -energieniveaus in elk atoom, wat de orbitalen P zijn_X, P_En En P_Z.
• Orbitalen D: Ze zijn een reeks kleine indringende orbitalen met verschillende vormen en die bestaan ​​uit het derde niveau van energie. In hetzelfde energieniveau kunnen er vijf verschillende orbitalen zijn, die de D zijn_XY, D_XZ, D_{en z}, D_X2-Y2 en D_Z2.
• Orbitalen f: Het zijn atomaire orbitalen die alleen bestaan ​​uit het vierde energieniveau. Op elk niveau zijn er maximaal zeven f -types.

Kan u van dienst zijn: thermodynamische processen

Hybride atomaire orbitalen

Het zijn de atomaire orbitalen die het gevolg zijn van de combinatie van zuivere atomaire orbitalen. De vorm en ruimtelijke oriëntatie hangt af van de combinatie van de orbitalen. Enkele voorbeelden van hybride orbitalen zijn de orbitalen SP, SP², SP³, SP³D, SP³D², enz.

Atomaire orbitale hybridisatie

Atomische orbitale hybridisatie is het combinatieproces van zuivere atomaire orbitalen om hybride atomaire orbitalen te vormen met adequate oriëntatie om bindingen tussen atomen te vormen.

Deze hybride orbitalen worden weergegeven met de letters van de pure orbitalen die werden gemengd, met exponenten die het aantal van elk type puur orbitaal dat het mengsel binnenkwam aangeven. Bijvoorbeeld een sposs orbital sp³D wordt gevormd door een orbitale S, drie P en één D.

Waarom zijn hybride orbitalen?

Volgens de Valencia Link Theory wordt de chemische binding gevormd wanneer een atoom orbitaal van het ene atoom wordt overweldigd met het atoom orbitaal van een ander om een ​​covalente binding te vormen. Als de overlap frontaal is, wordt een binding van het Sigma -type gevormd en als een PI -binding wordt gevormd.

Dit houdt in dat, om de covalente binding te vormen, atomaire orbitalen de juiste oriëntatie moeten bezitten.

Dit is echter niet altijd mogelijk met pure atoom orbitalen (s, p, d en f). Volgens de theorie combineren atomen dus atomaire orbitalen om een ​​reeks nieuwe hybride orbitalen te vormen die voldoende oriëntatie hebben.

Training van hybride orbitalen

Hybridisatie is vergelijkbaar met het combineren van sappen van verschillende vruchten.

Kan u van dienst zijn: theoretische prestaties

Als we 3 pure atoomorbitalen combineren (drie glazen verschillende vruchtensappen), zullen we altijd drie hybride atoom orbitalen verkrijgen (drie mengglazen).

Aan de andere kant, hoe meer glazen van een soort sap dat we aan het mengsel toevoegen, hoe meer het mengsel voor dit type sap eruit zal zien. Evenzo zullen de meer atomaire orbitalen van een mengtype, de meer hybride orbitalen worden eruit gezien als deze pure orbitalen.

Atomaire kwantum- en orbitale nummers

De verschillende atomaire orbitalen komen overeen met de wiskundige oplossingen van de Schröding -vergelijking. Deze oplossingen worden geassocieerd met een reeks hele getallen die kwantumnummer worden genoemd.

Een atoom orbitaal wordt gedefinieerd door de eerste drie kwantumnummers:

Hoofdkwantumnummer (n)

Dit definieert het energieniveau van het orbitaal en daarom de gemiddelde afstand van het elektron tot de kern. Het is een natuurlijk nummer vanaf 1.

Secundair kwantum- of hoekmomentum (L)

Ook wel energieniveau genoemd, dit bepaalt de vorm van een atoom orbitaal. Het kan waarden hebben tussen 0 en n-1 en het type atoom orbitaal bepalen dat het ongeveer is:

• Als l = 0, dan is het een orbitaal
• Wanneer l = 1, dan is het een orbitale type P
• Als L = 2, dan is het een orbitale type D
• Wanneer l = 3, dan is het een type f orbital, etc.

Het hoekmomentum bepaalt hoeveel sub -niveaus binnen elk hoofd energieniveau passen. Wat betreft elke N-waarde, L kan waarden hebben tussen 0 en n-1, dus het aantal mogelijke subniveaus zal altijd gelijk zijn aan n.

Kwantumnummer van magnetisch moment (m_l))

Bepaal de oriëntatie in de atomaire orbitale ruimte. Dit kan volledige waarden verwerven tussen -L en +L (inclusief 0) en bepaalt het aantal atomaire orbitalen binnen elk subniveau.

Het kan u van dienst zijn: alfa-zotoglutarate: eigenschappen, functies en toepassingen

Bijvoorbeeld, in sub -niveau P, dat overeenkomt met L = 1, zijn er drie orbitalen, omdat m_l kan -1, 0 en +1 waard zijn (overeenkomend met de orbitalen P_X, P_En En P_Z)).

Laten we een voorbeeld geven: de elektronische configuratie van een atoom van het boorchemische element, met 5 elektronen, is 1S²2S²2P_X¹: Orbital 1S Het bevat twee elektronen, de 2S bevat er nog twee en de orbitale 2P_X Het bevat er een.

Een ander voorbeeld: de elektronische koolstofconfiguratie, met zes elektronen, heeft elektronische configuratie 1S²2S²2P_X¹2P_En¹, Waarbij de 1s orbital twee elektronen heeft, de 2s ook en de laatste twee orbitalen bevatten een enkel elektron.

Voorbeelden van atomaire orbitalen

Elk atoom orbitaal wordt bepaald door een bepaalde combinatie van de eerste drie kwantumnummers. Enkele voorbeelden van atomaire orbitalen en hun respectieve kwantumaantallen worden hieronder gepresenteerd:

Orbitaal	N	l	Ml
1s	1	0	0
3DXY	3	2	-2
4PZ	4	1	+1
5 DX2-Y2	5	2	+2

Referenties

1. Britannica, de redactie van Encyclopaedia (2020). Orbital | Chemie en natuurkunde. Uitgebracht uit Britannica.com.
2. Byjus (2021). Richtlijnen voor algemene gegevensbescherming (AVG) BYJU's. Uit byjus genomen.com.
3. Libetexts - Turo School in Cornwall (2020). Atomaire orbitalen. Genomen uit chem.Librhetxts.borg.