Cara Menemukan Jumlah Orbital di Setiap Tingkat Energi

Tingkat energi dan orbital membantu menggambarkan struktur elektronik atom. Mereka menunjuk bagaimana elektron diatur dalam atom, dan deskripsi energi tersebut berasal dari teori kuantum.

Teori kuantum mendalilkan bahwa atom hanya bisa eksis dalam keadaan energi tertentu. Jika sebuah atom, atau elektron dengan korelasi, berubah keadaan, ia menyerap atau memancarkan sejumlah energi yang sama dengan perbedaan energi antara keadaan.

Energi yang dipancarkan atau diserap dikuantisasi; itu adalah energi yang dicirikan oleh jumlah yang pasti. Keadaan energi yang diizinkan ini dapat dijelaskan dengan himpunan bilangan yang disebut bilangan kuantum.

Susunan elektron dalam atom dapat dijelaskan dengan empat bilangan kuantum: n, aku, m__aku_ dan m_s. Ini berhubungan dengan tingkat energi, subkulit elektron, arah orbital dan spin, masing-masing.

Bilangan kuantum pertama dilambangkan dengan tidak dan merupakan tingkat energi utama.

Definisi tingkat energi utama memberitahu pengamat ukuran orbital dan menentukan energi. Sebuah peningkatan

Bilangan kuantum pertama hanya dapat mengambil nilai integral, dimulai dengan 1; tidak = 1, 2, 3, 4... Setiap tingkat energi sesuai dengan huruf juga: tidak = 1 (K), 2 (L), 3 (M), 4 (N) ...

Untuk menghitung jumlah orbital dari bilangan kuantum utama, gunakan tidak². tidak ada² orbital untuk setiap tingkat energi. untuk n = 1, ada 1² atau satu orbital. Untuk n = 2, ada 2² atau empat orbital. Untuk tidak = 3 ada sembilan orbital, untuk tidak = 4 ada 16 orbital, untuk tidak = 5 ada 5² = 25 orbital, dan seterusnya.

Untuk menghitung jumlah elektron maksimum di setiap tingkat energi, rumus 2tidak² dapat digunakan, dimana tidak adalah tingkat energi utama (bilangan kuantum pertama). Misalnya, tingkat energi 1, 2(1)² menghitung dua kemungkinan elektron yang akan masuk ke tingkat energi pertama.

Bilangan kuantum kedua menunjukkan sublevel dan dilambangkan dengan huruf aku. Bilangan kuantum ini menunjukkan subkulit elektron dan bentuk umum awan elektron.

Dua bilangan kuantum pertama saling berhubungan. Untuk apa pun yang diberikan tidak, aku dapat mengambil integral apa pun yang dimulai dengan 0 hingga maksimum (tidak – 1); aku = 0, 1, 2, 3 ...

tingkat kuantum, aku = 0, 1, 2, 3 masing-masing sesuai dengan subkulit elektron s, p, d, f. Bentuk s bulat, p berbentuk angka delapan, dan orbital d dan f memiliki desain yang lebih rumit, sebagian besar melibatkan orbital berbentuk semanggi.

Setiap subkulit elektron dapat berisi sejumlah elektron, s = 2, p = 6, d = 10 dan f = 14.

Bilangan kuantum ketiga m__aku_, menunjukkan bagaimana awan elektron diarahkan dalam ruang.

Bilangan kuantum ini dapat memiliki nilai integral apa pun, termasuk 0, antara aku dan -aku (bilangan kuantum kedua), atau, m__aku = _l... 2, 1, 0, -1, -2... -aku

Untuk aku = 0, hanya ada 1 m__aku nilai, juga 0. Ini hanya berisi satu orbital. Untuk orbital p, m_aku_ = 1, 0, -1. Ini sesuai dengan tiga orbital p dalam tiga arah yang berbeda, p_x, p_kamu, p_z, sesuai dengan sumbu tiga dimensi x, y dan z.

Bilangan kuantum keempat menunjukkan putaran searah jarum jam atau berlawanan arah jarum jam.

Elektron adalah partikel bermuatan yang berputar pada sumbu dan karena itu memiliki sifat magnetik. Bilangan kuantum ini tidak berhubungan dengan n, aku, saya_aku, dan hanya dapat memiliki dua kemungkinan nilai: +1/2 atau -1/2.

Penambahan bilangan kuantum keempat memungkinkan elektron untuk mengisi orbital tanpa melanggar prinsip pengecualian Pauli. Ini menyatakan bahwa tidak ada dua elektron yang dapat memiliki empat bilangan kuantum yang sama.

Ingatlah bahwa menemukan jumlah orbital pada tingkat energi dapat diturunkan dengan rumus tidak². Untuk tingkat energi 3, n = (3)² atau sembilan orbital.

Perhitungan yang lebih lengkap dapat dilakukan dengan menggunakan informasi dari bilangan kuantum di atas. Untuk tidak = 3, nilai aku bisa ditambahkan. Untuk aku = 0, hanya ada satu orbital, saya_aku = 0. Untuk aku = 1, ada tiga nilai (saya_aku = 1, 0 atau +1). Untuk aku = 2, ada lima kemungkinan nilai (saya_aku = 2, 1, 0, +1 atau +2). Jadi menambahkan kemungkinan memberikan total 1 + 3 + 5 = 9 orbital.