ออร์บิทัลของอะตอม

จากวิกิพีเดีย สารานุกรมเสรี

ออร์บิทัล เป็นฟังก์ชันทางคณิตศาสตร์ที่อธิบายคลื่นเหมือนพฤติกรรมของทั้ง อิเล็กตรอนหนึ่งหรือคู่ของอิเล็กตรอนในอะตอม ฟังก์ชันนี้สามารถใช้เพื่อคำนวณโอกาสในการหาอิเล็กตรอนของอะตอมใดๆ ในที่ เฉพาะพื้นที่รอบนิวเคลียสอะตอมของ. หน้าที่เหล่านี้อาจเป็นกราฟสามมิติของสถานที่ ที่น่าจะพบอิเล็กตรอน ระยะจึงอาจดูได้โดยตรงที่พื้นที่ทางกายภาพกำหนดโดยฟังก์ชันที่อิเล็กตรอนน่า โดยที่ orbitals atomic เป็นควอนตัมเป็นไปได้ของอิเล็กตรอนแต่ละบุคคลในกลุ่มอิเล็กตรอนรอบอะตอม เดียวตามที่อธิบายโดยฟังก์ชันโคจร.

แม้จะมีการเปรียบเทียบอย่างเห็นได้ชัดในดาวเคราะห์ซึ่งโคจรรอบดวงอาทิตย์ ซึ่งอิเล็กตรอนไม่สามารถอธิบายอนุภาคของแข็งและ orbitals ปรมาณูเพื่อไม่ค่อยหากเคยคล้ายรูปไข่เส้นทางของดาวเคราะห์. การเปรียบเทียบความแม่นยำมากขึ้นอาจจะมีของขนาดใหญ่และมักจะผิดปรกติ บรรยากาศรูป (อิเล็กตรอน) กระจายทั่วดาวเคราะห์ค่อนข้างเล็ก (นิวเคลียสอะตอม). Orbitals อะตอมตรงอธิบายรูปบรรยากาศเฉพาะเมื่อมีอิเล็กตรอนเดียวอยู่ในอะตอมนี้. เมื่ออิเล็กตรอนมากขึ้นจะเพิ่มอะตอมเดียวอิเล็กตรอนเพิ่มเติมมักจะเท่าเทียม กันกรอกปริมาณพื้นที่รอบนิวเคลียสเพื่อให้เก็บผล (บางครั้ง termed เมฆอิเล็กตรอนของอะตอม "") มีแนวโน้มไปโซนทรงกลมทั่วไปของความน่าจะอธิบายที่อิเล็กตรอนของอะตอมจะพบ.

นีลส์ บอร์เป็นผู้เสนอความคิดที่ว่าอิเล็กตรอนหมุนรอบนิวเคลียสที่อัดแน่นด้วยโมเมนตัมเชิงมุมที่มีค่าแน่นอนในปี ค.ศ. 1913 ขณะที่นักฟิสิกส์ชาวญี่ปุ่น Hantaro Nagaoka เคยเผยแพร่สมมติฐานเกี่ยวกับวงโคจรที่อธิบายพฤติกรรมของอิเล็กตรอนมาก่อนหน้านี้แล้วตั้งแต่ปี ค.ศ. 1904 อย่างไรก็ตามต้องรอจนถึงปี 1926 จึงได้ข้อสรุปจากสมการของชเรอดิงเงอร์ ว่าด้วยลักษณะความเป็นคลื่นของอิเล็กตรอนในอะตอม ซึ่งเป็นหลักการการโคจรของอิเล็กตรอนแบบสมัยใหม่

การโคจรในที่นี้แตกต่างไปจากกลศาสตร์ดั้งเดิม ดังนั้นการโคจรของอิเล็กตรอนในอะตอมจึงเรียกด้วยคำเฉพาะว่า ออร์บิทัล ซึ่งกำหนดขึ้นครั้งแรกโดยนักเคมีชื่อว่า Robert Mulliken ในปี 1932 ใน. orbitals อะตอมอธิบายมักจะเป็น" ไฮโดรเจน - เช่น "(หมายถึงหนึ่งอิเล็กตรอน) ฟังก์ชันคลื่นมากกว่าพื้นที่, ประเภทโดย n, l และตัวเลขควอนตัม m ซึ่งตรงกับคู่ของพลังงานอิเล็กตรอน 'angular โมเมนตัมและทิศทางโมเมนตัม angular ตามลำดับ. แต่ละโคจร (กำหนดโดยกำหนดที่แตกต่างของตัวเลขควอนตัม) และที่มีสูงสุดสองอิเล็กตรอนให้เป็นที่รู้จักกันโดยชื่อคลาสสิกที่ใช้ในการ กำหนดค่าอิเล็กตรอนปรากฏบนขวา. ชื่อเหล่านี้โคจรคลาสสิก (s, p, d, f) จะได้มาจากลักษณะของสาย spectroscopic พวกเขาคมแพร่หลัก, และพื้นฐานที่เหลือถูกตั้งชื่อตามลำดับตัวอักษร. (โคจรห้าเรียกว่าตอนนี้ g เป็นเรียกเดิม t ยืนสำหรับหนา.)

จากประมาณ 1,920 แม้ก่อนที่แอดเวนต์ของกลศาสตร์ควอนตัมสมัยใหม่ที่หลักการ aufbau หลักการก่อสร้าง () ที่ atoms ถูกสร้างขึ้นของคู่อิเล็กตรอน, จัดในรูปแบบซ้ำง่ายของการเพิ่มจำนวนคี่ (1,3,5,7 ..) , เคยถูกใช้โดย นีลส์ บอร์ และอื่นๆเพื่อสรุปสถานะของสิ่งที่ต้องการ orbitals atomic ภายในกำหนดค่าอิเล็กตรอนรวม atoms ซับซ้อน. ในคณิตศาสตร์ของฟิสิกส์อะตอมก็ยังมักจะอำนวยความสะดวกเพื่อลดการทำงาน อิเล็กตรอนของระบบที่ซับซ้อนเป็นชุดของ orbitals atomic ง่าย. แม้ว่าอิเล็กตรอนแต่ละ multi-อะตอมอิเล็กตรอนไม่แคบไปหนึ่งหนึ่ง "หรือสองอิเล็กตรอน orbitals atomic" ในภาพ idealized ข้างต้นยังคลื่นอิเล็กตรอนแบบการทำงานอาจจะแตกลงชุดซึ่งยังคงแบกสำนักพิมพ์ ของ atomic orbitals; ประหนึ่งว่าในความรู้สึกบางเมฆอิเล็กตรอนของอะตอมหลายอิเล็กตรอนคือบางส่วน ยังคง "ประกอบด้วย" ของ orbitals atomic แต่ละที่มีเพียงหนึ่งหรือสองอิเล็กตรอน. Physicality ของมุมมองนี้จะแสดงที่ดีที่สุดในลักษณะซ้ำของสารเคมีและการทำงานทางกายภาพ ขององค์ประกอบผลซึ่งในธรรมชาติสั่งเรียกจากศตวรรษที่ 19 เป็นตารางธาตุของธาตุ. ในการสั่งซื้อช่วงซ้ำ 2, 6, 10 และ 14 ธาตุในตารางธาตุตรงกับจำนวนของอิเล็กตรอนที่ครอบครองชุดสมบูรณ์ s, p, d และ f orbitals atomic ตามลำดับ.