ორბიტალების ოთხი ტიპი და მათი ფორმები

ატომები შედგება მძიმე ბირთვისგან, რომელიც გარშემორტყმულია მსუბუქი ელექტრონებით. ელექტრონების ქცევა რეგულირდება კვანტური მექანიკის წესებით. ეს წესები საშუალებას აძლევს ელექტრონებს დაიკავონ კონკრეტული რეგიონები, რომელსაც ორბიტალები ეწოდება. ატომების ურთიერთქმედება თითქმის მხოლოდ მათი გარეგანი ელექტრონების მეშვეობით ხდება, ამიტომ ამ ორბიტალების ფორმა ძალზე მნიშვნელოვანია. მაგალითად, როდესაც ატომები ერთმანეთის გვერდით მოაქვთ, თუ მათი უკიდურესი ორბიტალები გადაფარავს, მათ შეუძლიათ შექმნან ძლიერი ქიმიური ბმა; ასე რომ, ორბიტალების ფორმის გარკვეული ცოდნა მნიშვნელოვანია ატომური ურთიერთქმედების გასაგებად.

ფიზიკოსებს ხელსაყრელი აღმოჩნდა ატომის ელექტრონების მახასიათებლების აღსაწერად. სტენოგრამა კვანტური რიცხვების თვალსაზრისით; ეს რიცხვები შეიძლება იყოს მხოლოდ მთლიანი რიცხვები და არა წილადები. ძირითადი კვანტური რიცხვი, n, უკავშირდება ელექტრონის ენერგიას; შემდეგ არის ორბიტალური კვანტური რიცხვი, l და კუთხოვანი იმპულსის კვანტური რიცხვი, m. არსებობს სხვა კვანტური რიცხვები, მაგრამ ისინი პირდაპირ კავშირში არ არიან ორბიტალების ფორმასთან. ორბიტალები არ არიან ორბიტები, იმ გაგებით, რომ ბილიკებია ბირთვის გარშემო; ამის ნაცვლად, ისინი წარმოადგენენ იმ პოზიციებს, სადაც ელექტრონი სავარაუდოდ გვხვდება.

N თითოეული მნიშვნელობისთვის არსებობს ერთი ორბიტალი, სადაც ორივე l და m ტოლია ნულის. ეს ორბიტალები სფეროებია. რაც უფრო მაღალია n მნიშვნელობა, მით უფრო დიდია სფერო - ანუ მით უფრო მეტი ალბათობაა, რომ ელექტრონი ბირთვიდან შორს აღმოჩნდეს. სფეროები თანაბრად არ არის მკვრივი მთელ ტერიტორიაზე; ისინი უფრო ჩამონტაჟებულ ჭურვებს ჰგვანან. ისტორიული მიზეზების გამო, მას ეწოდება s ორბიტალი. კვანტური მექანიკის წესების გამო, ყველაზე დაბალი ენერგიის ელექტრონებს, n = 1, უნდა ჰქონდეს l და m ნულის ტოლი, ამიტომ ერთადერთი ორბიტალი, რომელიც n = 1-ისთვის არსებობს არის s ორბიტალი. S ორბიტალი ასევე არსებობს n ყველა სხვა მნიშვნელობისთვის.

როდესაც n ერთზე დიდია, მეტი შესაძლებლობები იხსნება. L, ორბიტალური კვანტური რიცხვი, შეიძლება ჰქონდეს ნებისმიერი მნიშვნელობა n-1 მდე. როდესაც l უდრის ერთს, ორბიტალს ეწოდება p ორბიტალი. P ორბიტალები ჰგავს ჰანგებს. თითოეული ლ-სთვის m გადადის პოზიტიურიდან ნ უარყოფითზე, ერთი ნაბიჯებით. ასე რომ, n = 2, l = 1, m შეიძლება ტოლი იყოს 1, 0, ან -1. ეს ნიშნავს, რომ არსებობს p ორბიტალის სამი ვარიანტი: ერთი მაღლა და ქვევით ჰანტელით, მეორეზე ჰანტელით მარცხნიდან მარჯვნივ და მეორეზე ჰანტელით ორივე სხვასთან ერთად მართებული კუთხით. P ორბიტალები არსებობს ერთზე მეტი ყველა ძირითადი კვანტური რიცხვისთვის, თუმცა მათ აქვთ დამატებითი სტრუქტურა, რადგან n იზრდება.

როდესაც n = 3, მაშინ l შეიძლება ტოლი იყოს 2, ხოლო როდესაც l = 2, m შეიძლება ტოლი იყოს 2, 1, 0, -1 და -2. L = 2 ორბიტალებს უწოდებენ d ორბიტალებს და არსებობს ხუთი განსხვავებული, რომლებიც შეესაბამება m- ს სხვადასხვა მნიშვნელობებს. N = 3, l = 2, m = 0 ორბიტალი ასევე ჰგავს ჰანტელს, მაგრამ დონატს შუაზე. დანარჩენი ოთხი d ორბიტალი ჰგავს ოთხ კვერცხს, რომლებიც ბოლომდე კვადრატული ნიმუშია. სხვადასხვა ვერსიაში კვერცხუჯრედები მიმართულია სხვადასხვა მიმართულებით.

N = 4, l = 3 ორბიტალებს f ორბიტალებს უწოდებენ და მათი აღწერა ძნელია. მათ აქვთ მრავალი რთული თვისება. მაგალითად, n = 4, l = 3, m = 0; მ = 1; და m = -1 ორბიტალები ისევ ჰანტის მსგავსია, მაგრამ ახლა ორი წამალი აქვს წვეროს ბოლოებს შორის. სხვა m მნიშვნელობები ჰგავს რვა ბუშტის შეკვრას, მთელი კვანძებით არის შეკრული ცენტრში.

ელექტრონული ორბიტალები მმართველი მათემატიკა საკმაოდ რთულია, მაგრამ არსებობს მრავალი ონლაინ რესურსი, რომელიც უზრუნველყოფს სხვადასხვა ორბიტალების გრაფიკულ რეალიზაციას. ეს საშუალებები ძალიან გამოსადეგია ელექტრონების ქცევის ატომების გარშემო.