Atomlar, hafif elektronlarla çevrili ağır bir çekirdekten oluşur. Elektronların davranışı kuantum mekaniğinin kurallarına tabidir. Bu kurallar, elektronların orbital adı verilen belirli bölgeleri işgal etmesine izin verir. Atomların etkileşimleri neredeyse yalnızca en dıştaki elektronları aracılığıyladır, bu nedenle bu yörüngelerin şekli çok önemli hale gelir. Örneğin atomlar yan yana getirildiğinde, en dıştaki orbitalleri örtüşürse güçlü bir kimyasal bağ oluşturabilirler; bu nedenle yörüngelerin şekli hakkında biraz bilgi, atomik etkileşimleri anlamak için önemlidir.
Kuantum Sayıları ve Yörüngeler
Fizikçiler, bir atomdaki elektronların özelliklerini tanımlamak için stenografi kullanmayı uygun bulmuşlardır. Kısa yol, kuantum sayıları cinsindendir; bu sayılar sadece tam sayılar olabilir, kesirler değil. Temel kuantum sayısı, n, elektronun enerjisiyle ilgilidir; o zaman yörünge kuantum sayısı l ve açısal momentum kuantum sayısı m var. Başka kuantum sayıları da vardır, ancak bunlar orbitallerin şekliyle doğrudan ilişkili değildir. Yörüngeler, çekirdeğin etrafındaki yollar olmaları anlamında yörüngeler değildir; bunun yerine elektronun bulunma olasılığının en yüksek olduğu konumları temsil ederler.
S yörüngeleri
Her n değeri için, hem l hem de m'nin sıfıra eşit olduğu bir yörünge vardır. Bu yörüngeler kürelerdir. n'nin değeri ne kadar yüksek olursa, küre o kadar büyük olur - yani elektronun çekirdekten daha uzakta bulunma olasılığı o kadar yüksektir. Küreler baştan sona eşit derecede yoğun değildir; daha çok iç içe geçmiş kabuklara benzerler. Tarihsel nedenlerden dolayı buna s yörüngesi denir. Kuantum mekaniği kuralları nedeniyle, n=1 olan en düşük enerjili elektronların hem l hem de m'si sıfıra eşit olmalıdır, dolayısıyla n=1 için var olan tek yörünge s yörüngesidir. s orbitali, n'nin diğer her değeri için de mevcuttur.
P orbitalleri
n birden büyük olduğunda, daha fazla olasılık açılır. L, yörünge kuantum sayısı, n-1'e kadar herhangi bir değere sahip olabilir. l bire eşit olduğunda, yörüngeye p yörüngesi denir. P orbitalleri dambıl gibi görünüyor. Her l için m, bir adımda pozitiften negatif l'ye gider. Yani, n=2 için l=1, m 1, 0 veya -1'e eşit olabilir. Bu, p orbitalinin üç versiyonu olduğu anlamına gelir: biri halter yukarı ve aşağı, diğeri dambıl soldan sağa ve diğeri dambıl diğer ikisine dik açıda. P orbitalleri, birden büyük tüm temel kuantum sayıları için mevcuttur, ancak n arttıkça ek yapıya sahip olurlar.
D Yörüngeler
n=3 olduğunda l 2'ye, l=2 olduğunda m 2, 1, 0, -1 ve -2'ye eşit olabilir. l=2 orbitallerine d orbitalleri denir ve m'nin farklı değerlerine karşılık gelen beş farklı orbital vardır. n=3, l=2, m=0 yörüngesi de bir dambıl gibi görünüyor, ancak ortada bir halka var. Diğer dört d orbitali, kare şeklinde üst üste yığılmış dört yumurtaya benziyor. Farklı versiyonlarda sadece farklı yönlere bakan yumurtalar bulunur.
F Yörüngeleri
n=4, l=3 orbitallerine f orbitalleri denir ve bunların tanımlanması zordur. Çoklu karmaşık özelliklere sahiptirler. Örneğin, n=4, l=3, m=0; m=1; ve m=-1 orbitalleri yine dambıl şeklindedir, ancak şimdi halterin uçları arasında iki halka vardır. Diğer m değerleri, tüm düğümleri merkezde birbirine bağlanmış sekiz balondan oluşan bir demet gibi görünüyor.
görselleştirmeler
Elektron yörüngelerini yöneten matematik oldukça karmaşıktır, ancak farklı yörüngelerin grafiksel gerçeklerini sağlayan birçok çevrimiçi kaynak vardır. Bu araçlar, elektronların atomların etrafındaki davranışlarını görselleştirmede çok faydalıdır.