चार प्रकार के कक्षक और उनके आकार

परमाणु हल्के इलेक्ट्रॉनों से घिरे एक भारी नाभिक से बने होते हैं। इलेक्ट्रॉनों का व्यवहार क्वांटम यांत्रिकी के नियमों द्वारा नियंत्रित होता है। वे नियम इलेक्ट्रॉनों को विशिष्ट क्षेत्रों पर कब्जा करने की अनुमति देते हैं जिन्हें ऑर्बिटल्स कहा जाता है। परमाणुओं की परस्पर क्रिया लगभग अनन्य रूप से उनके सबसे बाहरी इलेक्ट्रॉनों के माध्यम से होती है, इसलिए उन कक्षकों का आकार बहुत महत्वपूर्ण हो जाता है। उदाहरण के लिए, जब परमाणुओं को एक-दूसरे के बगल में लाया जाता है, यदि उनके सबसे बाहरी कक्षक ओवरलैप होते हैं तो वे एक मजबूत रासायनिक बंधन बना सकते हैं; इसलिए परमाणु अंतःक्रियाओं को समझने के लिए कक्षकों के आकार का कुछ ज्ञान महत्वपूर्ण है।

परमाणु में इलेक्ट्रॉनों की विशेषताओं का वर्णन करने के लिए भौतिकविदों ने शॉर्टहैंड का उपयोग करना सुविधाजनक पाया है। आशुलिपि क्वांटम संख्याओं के संदर्भ में है; ये संख्याएँ केवल पूर्ण संख्याएँ हो सकती हैं, भिन्न नहीं। प्रमुख क्वांटम संख्या, n, इलेक्ट्रॉन की ऊर्जा से संबंधित है; फिर कक्षीय क्वांटम संख्या, एल, और कोणीय गति क्वांटम संख्या, एम है। अन्य क्वांटम संख्याएँ हैं, लेकिन वे सीधे कक्षा के आकार से संबंधित नहीं हैं। नाभिक के चारों ओर पथ होने के अर्थ में, कक्षाएँ कक्षाएँ नहीं हैं; इसके बजाय, वे उन स्थितियों का प्रतिनिधित्व करते हैं जहां इलेक्ट्रॉन पाए जाने की सबसे अधिक संभावना है।

n के प्रत्येक मान के लिए, एक कक्षक है जहाँ l और m दोनों शून्य के बराबर हैं। वे कक्षक गोले हैं। n का मान जितना अधिक होगा, गोला उतना ही बड़ा होगा - यानी, इलेक्ट्रॉन के नाभिक से दूर पाए जाने की संभावना उतनी ही अधिक होगी। गोले समान रूप से घने नहीं हैं; वे नेस्टेड गोले की तरह अधिक हैं। ऐतिहासिक कारणों से, इसे s कक्षीय कहा जाता है। क्वांटम यांत्रिकी के नियमों के कारण, n = 1 के साथ सबसे कम ऊर्जा वाले इलेक्ट्रॉनों में l और m दोनों शून्य के बराबर होने चाहिए, इसलिए n = 1 के लिए मौजूद एकमात्र कक्षीय s कक्षीय है। s कक्षक n के हर दूसरे मान के लिए भी मौजूद है।

जब n एक से बड़ा होता है, तो अधिक संभावनाएं खुलती हैं। L, कक्षीय क्वांटम संख्या, का n-1 तक कोई भी मान हो सकता है। जब l एक के बराबर होता है, तो कक्षक को p कक्षक कहा जाता है। पी ऑर्बिटल्स डम्बल की तरह दिखते हैं। प्रत्येक l के लिए, m एक के चरणों में धनात्मक से ऋणात्मक l की ओर जाता है। तो, n=2, l=1 के लिए, m 1, 0, या -1 के बराबर हो सकता है। इसका मतलब है कि पी ऑर्बिटल के तीन संस्करण हैं: एक डंबल के साथ ऊपर और नीचे, दूसरा डंबल के साथ बाएं से दाएं, और दूसरा डंबल के साथ दोनों को समकोण पर। P ऑर्बिटल्स एक से अधिक सभी प्रमुख क्वांटम संख्याओं के लिए मौजूद होते हैं, हालाँकि उनके पास अतिरिक्त संरचना होती है क्योंकि n अधिक हो जाता है।

जब n=3, तब l 2 के बराबर हो सकता है, और जब l=2, m 2, 1, 0, -1 और -2 के बराबर हो सकता है। l=2 ऑर्बिटल्स को d ऑर्बिटल्स कहा जाता है, और m के विभिन्न मानों के अनुरूप पांच अलग-अलग ऑर्बिटल्स होते हैं। n=3, l=2, m=0 कक्षीय भी एक डंबल की तरह दिखता है, लेकिन बीच में एक डोनट के साथ। अन्य चार डी ऑर्बिटल्स वर्गाकार पैटर्न में अंत में चार अंडों की तरह दिखते हैं। अलग-अलग संस्करणों में सिर्फ अंडे अलग-अलग दिशाओं में इशारा करते हैं।

n=4, l=3 ऑर्बिटल्स को f ऑर्बिटल्स कहा जाता है, और उनका वर्णन करना मुश्किल है। उनके पास कई जटिल विशेषताएं हैं। उदाहरण के लिए, n=4, l=3, m=0; एम = 1; और m=-1 ऑर्बिटल्स फिर से डम्बल के आकार के होते हैं, लेकिन अब बारबेल के सिरों के बीच दो डोनट्स के साथ। अन्य एम मान आठ गुब्बारों के एक बंडल की तरह दिखते हैं, उनके सभी गांठ केंद्र में एक साथ बंधे होते हैं।

इलेक्ट्रॉन ऑर्बिटल्स को नियंत्रित करने वाला गणित बहुत जटिल है, लेकिन कई ऑनलाइन संसाधन हैं जो विभिन्न ऑर्बिटल्स के ग्राफिकल अहसास प्रदान करते हैं। वे उपकरण परमाणुओं के आसपास इलेक्ट्रॉनों के व्यवहार की कल्पना करने में बहुत सहायक होते हैं।