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: Orbitale atomowe atomu wodoru

Jak zauważono wcześniej, elektrony związane z jądrem atomowym są zlokalizowane, lub skoncentrowane, w różnych określonych regionach przestrzeni zwanych…

Orbitale atomowe są powszechnie oznaczane przez kombinację cyfr i liter, które reprezentują specyficzne właściwości elektronów związanych z orbitalami – na przykład 1s, 2p, 3d, 4f. Liczby te, zwane głównymi liczbami kwantowymi, wskazują poziomy energetyczne, jak również względną odległość od jądra. Elektron 1s zajmuje poziom energetyczny znajdujący się najbliżej jądra. Elektron 2s, mniej silnie związany, spędza większość czasu dalej od jądra. Litery, s, p, d i f oznaczają kształt orbitalu. (Kształt jest konsekwencją wielkości momentu pędu elektronu, wynikającego z jego ruchu kątowego). Orbital s jest sferyczny, a jego centrum znajduje się w jądrze. Tak więc elektron 1s jest prawie całkowicie ograniczony do sferycznego obszaru blisko jądra; elektron 2s jest ograniczony do nieco większej sfery. Orbital p ma w przybliżeniu kształt pary płatów po przeciwnych stronach jądra, lub kształt nieco hantlowaty. Elektron na orbitalu p ma równe prawdopodobieństwo znalezienia się w każdej z połówek. Kształty pozostałych orbitali są bardziej skomplikowane. Litery s, p, d, f, pierwotnie były używane do opisowej klasyfikacji widm na serie zwane ostrymi, głównymi, rozproszonymi i fundamentalnymi, zanim poznano zależność pomiędzy widmami a konfiguracją elektronową atomu.

Na pierwszym poziomie energetycznym nie istnieją orbitale p, ale na każdym z wyższych poziomów jest zestaw trzech. Te tryplety są zorientowane w przestrzeni tak, jakby znajdowały się na trzech osiach pod kątem prostym do siebie i mogą być rozróżniane przez indeksy, na przykład 2px, 2py, 2pz. We wszystkich, z wyjątkiem dwóch pierwszych poziomów głównych, istnieje zestaw pięciu orbitali d i, we wszystkich, z wyjątkiem trzech pierwszych poziomów głównych, zestaw siedmiu orbitali f, wszystkie o skomplikowanych orientacjach.

Tylko dwa elektrony, z powodu ich spinu, mogą być związane z każdym orbitalem. Elektron może być uważany za posiadający spin zgodny lub przeciwny do ruchu wskazówek zegara wokół swojej osi, co czyni każdy elektron maleńkim magnesem. Elektrony na pełnych orbitalach są sparowane z przeciwnymi spinami lub przeciwnymi polaryzacjami magnetycznymi.