Атомын orbitals гэж юу вэ?

ойролцоо ямар ч хоёроос илүү электроны онцлог шинж чанарыг тайлбарлах хүн амын шилжилт хөдөлгөөн нэртэй үйл ажиллагаа, - Хими, атомын orbitals нь физикийн онд атомын цөм нь молекул шиг системийн буюу бөөм. Тойрог замын ихэвчлэн ямар хүрээнд электрон олох нь 95 хувь нь магадлал байдаг нь гурван хэмжээст газар гэж дүрсэлсэн байна.

Orbitals болон тойрог

гариг нарыг тойрон хөдөлгөдөг бол, энэ нь тойрог гэж нэрлэдэг замыг тодорхойлсон. Үүнтэй нэгэн адил атомын цөм эргэн тойронд тойрог замд тойрч, электрон хэлбэрээр оролцож болно. Үнэн хэрэгтээ, бүх зүйл өөр өөр байдаг бөгөөд электронууд атомын orbitals гэж нэрлэгддэг орон зайн нутагт байна. Хими атомын агуулга Schrödinger тэгшитгэлийн долгионы хялбаршуулсан тооцоо загвар, улмаар электроны боломжтой улсууд тодорхойлно.

Тойрдог ба orbitals төстэй сонсогдож, гэхдээ тэдгээр нь шал өөр утгаар ойлгоно. Энэ нь тэдний хоорондын ялгааг ойлгох нь чухал юм.

Images тойрог замд чадахгүй байна

ямар нэг зүйлийн чиг хандлагад барих тулд та обьект бол яг мэдэж байх хэрэгтэй, энэ зуур байх болно хаана тодорхойлох боломжтой болно. Энэ нь биш юм боломжит зориулсан электрон.

дагуу Heisenberg тодорхойгүйн зарчим, энэ нь тоосонцор агшинд бөгөөд энэ нь дараа нь байх болно хаана яг хаана мэдэх боломжгүй юм. (Үнэндээ зарчим ижил цагт, түүний эрч ба эрч үнэмлэхүй баттайгаар тодорхойлох боломжгүй байна гэж ингэж хэлж байна).

Тиймийн тул, энэ цөм орчим электроны нь тойрог хөдөлгөөнийг бий болгох боломжгүй юм. Энэ бол маш том асуудал байна уу? Үгүй ямар нэг зүйл боломжгүй юм бол, энэ нь авсан байх ёстой, мөн эргэн тойронд авах арга замыг олохын тулд.

Цахим устөрөгчийн - 1-үүдийг-тойрог замын

нэг нь устөрөгч байгаа бөгөөд тодорхой хугацаанд графикаар нэг электроны байр суурийг байгалиас заяасан зөн билэг байна гэж бодъё. Үүний дараа, журам давтан бөгөөд ажиглагч ширхэгийн шинэ байрлалд байна гэж дүгнэжээ. Тэрээр хоёр дахь анхны байрнаасаа тусам энэ нь тодорхой бус байна.

бид энэ замаар ажиллах үргэлжлүүлэн бол аажмаар магадлалтай газар тоосонцор нь 3D газрын зураг нь ямар бий болсон юм.

тохиолдолд устөрөгчийн атомын электроны бөөмийг тойрсон бөмбөрцөг орон зайд хаана ч байж болно. диаграмм бөмбөрцөг зай хөндлөн хэсгийг харуулж байна.

цаг хугацааны 95% нь (эсвэл бусад хувь, учир нь нэг зуун хувь тодорхой нь орчлон ертөнц хэмжээ өгч болно), электрон нэлээн амархан хатуу сансрын бүс нутгийн гол хангалттай ойр дотор байх болно. Ийм талбай тойрог гэж нэрлэдэг. Атомын orbitals - орон зайн бүс нутаг нь тухайн электрон байдаг.

Тэр юу хийж байгаа юм бэ? Бид юу хийдэг мэдэх нь үгүй, чадахгүй байгаа бол мэднэ, тийм болохоор би зүгээр л тоохгүй The асуудал! Бид зөвхөн электрон тодорхой тойрог байгаа бол, энэ нь тодорхой энерги болно гэж хэлж болно.

тойрог замын бүр нэр байна.

устөрөгчийн электроны эзэлсэн орон зай 1-үүдийг-тойрог гэж нэрлэдэг. нэгж энд ширхэгийн эрчим хүчний түвшинг гол ойр байна гэсэн үг юм. S тойрог хэлбэртэй харуулж байна. S-orbitals гол нь spherically тэгш хэмтэй харьцангуй - наад зах нь түүний төвд цөм нь нэлээн нягт материалаар хөндий бөмбөрцөг шиг.

2s

Дараа нь тойрог замын - 2s. Энэ нь ижил төстэй тулд 1-үүдийг, бусад гэж The газар хамгийн их магадлалтай гэж үздэг The электрон хэлбэл цаана нь олон тоо цөм. Энэ бол хоёр дахь тойрог замын энергийн түвшин.

Та нягт харах юм бол, та нар цөм ойрхон бага зэрэг өндөр электрон нягтрал дахин нэг бүс нутагт байдаг анзаарч болно ( "нягтрал" ширхэгийн тодорхой газарт байх юм гэж магадлал хандахдаа өөр нэг арга зам юм).

2s-электронууд (болон 3S, 4S, гэх мэт. Д.) зарцуулах тэдний цаг нэг хэсэг нь хүлээж байснаас атомын төвд маш ойрхон байна. Энэ нь S-orbitals тэдний эрч хүч нь бага зэрэг буурсан нь үр дүн байдаг. ойр электрон цөм, бага нь тэдний эрчим хүч арга.

3s-, 4S-orbitals (болон т. Д.) төв нь атом нь цаана байрласан.

P-orbitals

Мэдээж бүгд электрон S-тойрог (үнэн хэрэгтээ, тэд маш цөөн гарч байдаг) амьдардаг. Эхний-нд эрчим хүчний түвшинд байдаг нь тэдний хувьд цорын ганц боломжтой газар 1s, хоёр дахь нэмж 2s болон 2p байршил юм.

Энэ төрлийн Orbitals илүү адилхан 2 ижил бөмбөлөг цөм өөр хоорондоо холбогдсон байдаг нь харагдаж байна. диаграмм 3 хэмжээст орон зайн бүс нутгийн хөндлөн огтлолын харагдаж байгааг харуулж байна. Дахин хэлэхэд, нэг электроныг олох нь 95 хувь магадлалтай тойрог замын шоу зөвхөн бүс нутаг.

Бид дэлхийн тойрог замд нэг хэсэг нь хавтгай дээр байрлах бөгөөд шаардлагатай, түүний доор нь бусад ийм байдлаар гол дамжин өнгөрөх хэвтээ онгоцыг төсөөлж бол энэ хавтгайд электрон олох тэг магадлал байна. Өөр нэг хэсэг нь ширхэгийн нүүдлийн учраас тэр хэзээ ч бөгж онгоцонд дамжин өнгөрөх чадах болов уу? Энэ нь хүн амын шилжилт хөдөлгөөн шинж чанартай холбоотой юм.

Ялгаатай нь S-, х-тойрог замын байна тодорхой directivity.

ямар ч эрчим хүчний түвшинд өөр хоорондоо зөв өнцгөөр гурван туйлын ижил р orbitals байж болно. Тэд дур зоргоороо тэмдэг р _х, х _{у ба} P _Z томилсон _байна. Тиймээс тав тухтай хийсэн - X, Y, эсвэл Z-ийн чиглэлд ямар учиртай юм, энэ нь байнга өөрчлөгдөж байдаг, т атомын санамсаргүйгээр орон зайд хөдөлж байна ...

хоёр дахь эрчим хүчний түвшинд P-orbitals 2P _х 2P _у ба 2P _Z гэж _{нэрлэдэг. 3p х, 3p Y, 3p -} Тэнд ижил төстэй тойрог замын бөгөөд дагах Z, 4P X, 4P Y, Z 4P гэх мэт.

Бүх шатны эхний бусад, х-orbitals байна. цөм нь илүү зайд электрон олох хамгийн өндөр магадлалтай газар нь их "Дэлбээ" татах, байна.

D- е-orbitals

S- болон п-orbitals гадна, илүү өндөр энергийн түвшинд электроны боломжтой orbitals хоёр өөр багц байдаг. болон 3s- болон 3p-orbitals (комплекс хэлбэр, нэр) таван D-orbitals _{(3P х, 3p Y, 3p} гурав дахь боломжит оршин Z). Нийт энд тэдний 9 байна.

, Мөн бүх өндөр эрчим хүчний түвшинд байгаа нь зөвхөн 16 - дөрөв дэх сард, 4S болон 4P болон 4D хамт нэмэлт 7 е-orbitals гарч ирдэг.

orbitals Байр орон сууц электронууд

Нь атомын электроны эзэлж дээд давхарт давхарт амьдарч цөм, янз бүрийн өрөө нь маш их сонирхолтой гэрт нь (урвуу пирамид гэх мэт) гэж илэрхийлж болно:

• газрын шалан дээр зөвхөн 1 өрөө (1-үүдийг) байгаа бол;
• Хоёр дахь нь дөрвөн өрөө (2s, 2р _х 2P _у болон 2P _{Z) байна;}
• Гурав дахь нь шалан дээр гэх мэт 9 өрөөтэй (нэг 3S, гурван 3p таван 3d-orbitals) болон байна.

Гэхдээ өрөө нь маш том биш юм. Тэдний тус бүр зөвхөн 2 электрон агуулж болно.

ямар хэсгүүд байдаг атомын orbitals харуулах нь тохиромжтой арга зам - нь зурах юм "квант эсийг."

квант эсийн

Атомын orbitals сум мэт дүрсэлсэн тэдний дотор электронуудын бүхий талбай болгон илэрхийлж болно. Ихэнхдээ хүртэл зааж сумнууд, доош нь эдгээр хэсгүүд нь өөр хоорондоо ялгаатай болохыг харуулахын тулд ашиглаж байна.

атом өөр өөр электроныг байх нь зайлшгүй квант онол нь үр дагавар юм. Тэд өөр өөр orbitals байгаа бол - тэр нарийн, гэхдээ тэдгээр нь нэг нь байрлаж байгаа бол, тэдний хооронд ямар нэгэн нарийн ялгаа байх ёстой. Квантын онол өгдөг The шинж чанар нь The хэсгүүд, үүнээс гэж нэрлэдэг "эргэх" - зүгээр л түүнийг болон заана The чиглэл The сум.

хоёр нь 1-үүдийг-тойрог замын электронууд хоёр сум руу чиглүүлж, доош нь квадратаас дүрсэлсэн боловч энэ нь бас 1s ² гэж бүр ч илүү хурдан бичиж ^болно. Энэ нь "нэг-ийн хоёр" биш, харин "нэг квадрат .Тэр." Шиг уншиж байна Энэ бичлэгээр тоо толгойг эргүүлж болохгүй. тойрог замын тухай хэсгүүдийн тоо - Энэ нь анх удаа эрчим хүчний түвшин, хоёр дахь илэрхийлнэ.

гибридизацийн

хими онд гибридизацийн химийн бонд бүрдүүлэх электроны цус ойртсоноос шинэ эрлийз чадвартай атомын orbitals холих тухай ойлголт юм. SP-гибридизацийн гэх alkynes зэрэг нэгдлүүдийн химийн бонд тайлбарладаг. Энэ загварт хоёр SP-orbitals бүрдүүлэх, нүүрс 2s болон 2p атомын orbitals хольж байна. Ацетилен C ₂ H ₂ SP-SP-interlacing нь σ-холболт, хоёр нэмэлт π-бондыг бий болгох хоёр нүүрстөрөгчийн атом бүрдэнэ.

ханасан нүүрсустөрөгчийн Нүүрстөрөгчийн атомын orbitals ижил SP ³ эрлийз тойрог, хэлхээтэй хэлбэртэй, нэг хэсгийг нь бусад хамаагүй том юм байна.

Sp ² өмнөх гибридизаци төстэй юм, нэг сек, хоёр п-orbitals холих замаар үүсдэг. нэг P-тойрог - Жишээ нь, этилен молекул гурван SP ² үүсдэг байна.

Атомын orbitals: дүүргэх зарчим

Химийн элементийн үелэх өөр нэг атом рүү шилжих шилжилтийн төсөөлж, ирэх боломжтой тойрог замын илүү тоосонцор байрлуулах замаар атомын дараагийн электрон бүтцийг суулгах боломжтой юм.

Электронууд, өндөр эрчим хүчний түвшинг бөглөх өмнө бага гол ойр, эзэлж байна. сонголт байдаг бол, тэд тус тусдаа orbitals дүүрэн байдаг.

Hund-ийн дүрэм гэж нэрлэдэг дүүргэлтийн хувьд Ийм журам. Энэ нь атомын orbitals адил эрч хүчийг байна, бас илүү тогтвортой атомын болгодог электронуудын хоорондын repulsion, багасгах тусална үед л хэрэглэнэ.

Энэ нь S-тойрог замын эрчим хүчний салбарт үргэлж хамгийн сүүлийн өмнө дүүрсэн анхны тул, нэг эрчим хүчний түвшинд дүүргийн бодвол ямагт арай бага байдаг гэдгийг тэмдэглэх нь зүйтэй.

Юу нь үнэхээр хачирхалтай юм байрлал 3d-orbitals юм. Тэд дараа нь бүх 3d- болон 4P-orbitals 4s илүү өндөр түвшинд байгаа тул 4s-orbitals анхны дүүрэн байдаг, мөн.

Ижил төстэй төөрөгдөл ба therebetween оёдол нь олон тооны өндөр түвшинд явагддаг. Тиймээс, жишээ нь, 4F атомын orbitals бүх суудал 6S дээр эзлэгдсэн хүртэл дүүрэн байна.

дүүргэлт журмын мэдлэг электрон бүтцийг хэрхэн тайлбарлах нь ойлгоход төв юм.