Orbital

Orbital, in chemistry and physics, a mathematical expression, called a wave function, that describes properties characteristic of no more than two electrons in the vicinity of an atomic nucleus or of a system of nuclei as in a molecule. An orbital often is depicted as a three-dimensional region within which there is a 95 percent probability of finding the electron (see illustration).

Read More on This Topic

transition metal: Atomové orbitaly atomu vodíku

Jak již bylo uvedeno, elektrony spojené s atomovým jádrem jsou lokalizovány neboli soustředěny v různých specifických oblastech prostoru, které se nazývají…

Atomové orbitaly se běžně označují kombinací číslic a písmen, které představují specifické vlastnosti elektronů spojených s orbitaly – například 1s, 2p, 3d, 4f. Číslice, nazývané hlavní kvantová čísla, označují energetické hladiny a také relativní vzdálenost od jádra. Elektron 1s zaujímá energetickou hladinu nejblíže jádru. Elektron 2s, méně pevně vázaný, tráví většinu času dále od jádra. Písmena s, p, d a f označují tvar orbitalu. (Tvar je důsledkem velikosti úhlového momentu hybnosti elektronu, který je výsledkem jeho úhlového pohybu.) Orbital s je kulový se středem v jádře. Elektron 1s je tedy téměř zcela omezen na kulovou oblast v blízkosti jádra; elektron 2s je omezen na poněkud větší kouli. Orbital p má přibližný tvar dvojice laloků na opačných stranách jádra nebo poněkud zvonovitý tvar. Elektron v orbitalu p má stejnou pravděpodobnost, že se bude nacházet v obou polovinách. Tvary ostatních orbitalů jsou složitější. Písmena s, p, d, f se původně používala k popisnému třídění spekter do řad nazývaných ostrá, hlavní, rozptýlená a základní, a to ještě předtím, než byl znám vztah mezi spektry a elektronovou konfigurací atomu.

Na první energetické hladině neexistují žádné p orbitaly, ale na každé z vyšších hladin je sada tří. Tyto trojice jsou v prostoru orientovány tak, jako by ležely na třech navzájem kolmých osách, a lze je rozlišit pomocí indexů, například 2px, 2py, 2pz. Ve všech hlavních hladinách kromě prvních dvou existuje sada pěti d orbitalů a ve všech hlavních hladinách kromě prvních tří sada sedmi f orbitalů, všechny se složitou orientací.

Každému orbitalu mohou být vzhledem k jeho spinu přiřazeny pouze dva elektrony. Elektron si lze představit tak, že má buď pravotočivý, nebo levotočivý spin kolem své osy, což z každého elektronu činí malý magnet. Elektrony v plných orbitalech jsou spárovány s opačnými spiny nebo opačnými magnetickými polaritami.