Що таке атомна орбіталь?
Атомна орбіталь – це просторова область, в якій з ймовірністю приблизно 90% можливості знаходиться електрон у атомі. Вона визначає ймовірність знаходження електрона в певному місці навколо ядра атома.
Структура атома
Атом складається з ядра, що містить протони та нейтрони, і електронного оболонки, в якій розташовані електрони. Ядро знаходиться в центрі атома і має позитивний заряд, утримуючи електрони з допомогою електричної притягуючої сили.
Квантова механіка та атомні орбіталі
Квантова механіка – це гілка фізики, яка описує мікроскопічний світ, такий як атоми та молекули. Вона надає засоби для розуміння поведінки електронів у атомі та формування моделей атомів.
Згідно з квантовою механікою, електрони в атомі не рухаються по деяким визначеним траєкторіям, як це було запропоновано раніше у моделі Резерфорда. Замість цього, електрони знаходяться в атомних орбітальях, що представляють ймовірностні зони, в яких можуть знаходитися.
Спин та енергетичні рівні
Кожна атомна орбіталь може містити максимум два електрони з протилежним спином. Спин – це квантова величина, що характеризує спрямованість кінцевого обертання електрона. Він може мати значення “вгору” або “вниз”.
Атомні орбіталі також мають різні енергетичні рівні, відображаючи їх відстань від ядра. Орбіталі на нижніх енергетичних рівнях заповнюються спочатку, принципом виключення Паулі, який стверджує, що в однаковому атомі не можуть бути два електрони з однаковими квантовими числами.
Типи атомних орбіталів
У квантовій механіці існують різні типи атомних орбіталів, які описують форму та орієнтацію просторової області, в якій електрон може перебувати. Основними типами атомних орбіталів є s, p, d, та f.
Атоми першого періоду (від водню до неона) мають тільки один s-орбітальний рівень. Решта атомів мають більше орбіталів, включаючи s- та p-орбіталі на другому рівні, d-орбіталі на третьому рівні та f-орбіталі на четвертому рівні.
Закінчення та заповнення атомних орбіталей
Атоми заповнюють атомні орбіталі від найнижчої до найвищої енергії, розміщуючи електрони паралельно. Наприклад, s-орбіталь має один підорбіталь, тому що вона може містити тільки два електрони. P-орбіталь має три підорбіталі, тому що вона може містити шість електронів.
Атоми можуть мати різну кількість електронів, в залежності від їх атомного номера. Наприклад, атом водню має один електрон, атом гелію має два електрони, атом літію має три електрони та так далі.
Висновок
Атомна орбіталь – це просторова область, в якій можливо розташування електрона в атомі. Вони визначають ймовірність знаходження електрона в певному просторі. Атомні орбіталі мають різну форму та орієнтацію і заповнюються згідно з принципами Паулі та определенными порядками енергії.
Питання, що часто задаються
- Які типи атомних орбіталей існують?
- Як атоми заповнюють атомні орбіталі?
- Чому атомні орбіталі мають різні енергетичні рівні?
- Як встановлено, що електрони знаходяться в атомних орбіталях?
- Яка важливість атомних орбіталей у вивченні хімії?
