Атомна орбіталь, наука, fandom powered by wikia
Цей термін має також інші значення див. Орбиталь.
Хвильова функція розраховується за хвильовим рівнянням Шредінгера в рамках одноелектронного наближення (метод Хартрі - Фока) як хвильова функція електрона, що знаходиться в самоузгодженому поле, створюваним ядром атома з усіма іншими електронами атома.
Сам Е.Шрёдінгер розглядав електрон в атомі як негативно заряджене хмара, щільність якого пропорційна квадрату значення хвильової функції у відповідній точці атома. У такому вигляді поняття електронного хмари було сприйнято і в теоретичній хімії.
Однак більшість фізиків не поділяли переконань Е.Шрёдінгера - докази існування електрона як «негативно зарядженого хмари» не було. Макс Борн обгрунтував вірогідну трактування квадрата хвильової функції. У 1950 р Е.Шрёдінгер в статті «Що таке елементарна частинка?» Змушений погодитися з доводами М. Борна, якому в 1954 році присуджена Нобелівська премія з фізики з формулюванням «За фундаментальне дослідження в галузі квантової механіки, особливо за статистичну інтерпретацію хвильової функції ».
Назва «орбиталь» (а не орбіта) відображає геометричне уявлення про стаціонарних станах електрона в атомі; таке особливе назва відображає той факт, що стану електрона в атомі описується законами квантової механіки і відрізняється від класичного руху по траєкторії. Сукупність атомних орбіталей з однаковим значенням головного квантового числа n складають одну електронну оболонку.
Квантові числа і номенклатура орбіталей Правити
Файл: Радіальне розподіл електронної плотності.png- Головне квантове число n може приймати будь-які цілі позитивні значення, починаючи з одиниці (n = 1,2,3, ... ∞) і визначає загальну енергію електрона на цій орбіталі (енергетичний рівень):
- Орбітальний квантове число (зване також азимутним або додатковим квантовим числом) визначає момент імпульсу електрона і може приймати цілі значення від 0 до n - 1 (l = 0,1, ..., n - 1). Момент імпульсу при цьому задається співвідношенням
Значення орбітального квантового числа
Буквені позначення атомних орбіталей походять від опису спектральних ліній в атомних спектрах: s (sharp) - різка серія в атомних спектрах, p (principal) - головна, d (diffuse) - дифузна, f (fundamental) - фундаментальна.
- Магнітне квантове число ml визначає проекцію орбітального моменту імпульсу на напрямок магнітного поля і може приймати цілі значення в діапазоні від -l до l. включаючи 0 (ml = -l ... 0 ... l):
У літературі орбіталі позначають комбінацією квантових чисел, при цьому головне квантове число позначають цифрою, орбітальне квантове число - відповідною буквою (див. Таблицю нижче) і магнітне квантове число - виразом в нижньому індексі, що показує проекцію орбіталі на декартові осі x, y, z, наприклад 2px. 3dxy. 4fz (x²-y²). Для орбіталей зовнішньої електронної оболонки, тобто в разі опису валентних електронів, головне квантове число в записі орбіталі, як правило, опускають.
Геометричне уявлення Правити
Геометричне уявлення атомної орбіталі - область простору, обмежена поверхнею рівною щільності (еквіденсітной поверхнею) ймовірності або заряду. Щільність ймовірності на граничній поверхні вибирають виходячи з розв'язуваної задачі, але, зазвичай, таким чином, щоб ймовірність знаходження електрона в обмеженій області лежала в діапазоні значень 0,9-0,99.
Оскільки енергія електрона визначається кулоновским взаємодією і, отже, відстанню від ядра, то головне квантове число n задає розмір орбіталі.
Форма і симетрія орбіталі задаються орбітальними квантовими числами l і m. s орбіталі є сферично симетричними, p. d і f орбіталі мають більш складну форму, яка визначається кутовими частинами хвильової функції - кутовими функціями. Кутові функції Ylm (φ. Θ) - власні функції оператора квадрата кутового моменту L², що залежать від квантових чисел l і m (див. Сферичні функції), є комплексними і описують в сферичних координатах (φ. Θ) кутову залежність ймовірності знаходження електрона в центральному поле атома. Лінійна комбінація цих функцій визначає положення орбіталей щодо декартових осей координат.
Для лінійних комбінацій Ylm прийняті наступні позначення:
Значення орбітального квантового числа