Skip to main content
LibreTexts - Ukrayinska

2.6: Атоми, ізотопи, іони та молекули - електронні орбіталі

  1. Last updated
  2. Save as PDF
  • Page ID
    4984

    • Boundless
    • Boundless
    \( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \) \( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)\(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)

    Цілі навчання
    • Розрізняють електронні орбіталі в моделі Бора та квантово-механічні орбіталі

    Хоча корисна для пояснення реактивності та хімічного зв'язку певних елементів, модель Бора атома не точно відображає, як просторово розподілені електрони навколо ядра. Вони не кружляють ядро, як земля обертається навколо Сонця, а знаходяться в електронних орбіталах. Ці відносно складні форми є результатом того, що електрони поводяться не просто як частинки, а й як хвилі. Математичні рівняння квантової механіки, відомі як хвильові функції, можуть передбачити в межах певного рівня ймовірності, де електрон може бути в будь-який момент часу. Область, де найімовірніше буде знайдений електрон, називається його орбітальною.

    Перша електронна оболонка

    Найближча до ядра орбітальна, звана 1-й орбіталлю, може утримувати до двох електронів. Ця орбіта еквівалентна найпотаємнішою електронній оболонці моделі Бора атома. Його називають орбітальною 1s, оскільки вона сферична навколо ядра. 1-а орбітальна завжди заповнюється перед будь-якою іншою орбіталлю. Водень має один електрон; отже, він має лише одну пляму в межах 1-ї окупованої орбіти. Це позначається як 1s 1, де надписаний 1 відноситься до одного електрона в межах 1s орбіталі. Гелій має два електрони; отже, він може повністю заповнити 1s орбіталь своїми двома електронами. Це позначається як 1s 2, посилаючись на два електрони гелію в 1s орбіталі. У таблиці Менделєєва водень та гелій є єдиними двома елементами в першому рядку (періоді); це тому, що вони є єдиними елементами, які мають електрони лише у своїй першій оболонці, орбіталі 1s.

    Друга електронна оболонка

    Друга електронна оболонка може містити вісім електронів. Ця оболонка містить ще одну сферичну s орбітальну і три орбіталі у формі «гантелі», кожна з яких може утримувати два електрони. Після заповнення 1-ї орбіти друга електронна оболонка заповнюється, спочатку заповнюючи її 2s орбіталь, а потім три p орбіталі. При заповненні p орбіталів кожен приймає по одному електрону; як тільки кожна p орбіталі має електрон, може бути додана секунда. Літій (Li) містить три електрона, які займають першу і другу оболонки. Два електрони заповнюють 1s орбіталі, а третій електрон потім заповнює 2s орбіталь. Його електронна конфігурація - 1s 2 2s 1. Неон (Ne), з іншого боку, має загалом десять електронів: два знаходяться в її внутрішній 1s орбіталі, а вісім заповнюють його другу оболонку (по два на 2s і три p орбіталі). Таким чином, це інертний газ і енергетично стійкий: він рідко утворює хімічний зв'язок з іншими атомами.

    Третя електронна оболонка

    Більші елементи мають додаткові орбіталі, складові третю електронну оболонку. Підоболонки d і f мають більш складні форми і містять п'ять і сім орбіталей відповідно. Основна оболонка 3n має s, p і d підоболонки і вміщує 18 електронів. Основна оболонка 4n має s, p, d і f орбіталі і вміщує 32 електрони. Відходячи від ядра, збільшується кількість електронів і орбіталей, виявлених на енергетичних рівнях. Прогресуючи від одного атома до іншого в таблиці Менделєєва, електронна структура може бути розроблена шляхом установки додаткового електрона в наступну доступну орбіталь. Хоча поняття електронних оболонок та орбіталів тісно пов'язані, орбіталі забезпечують більш точне зображення електронної конфігурації атома, оскільки орбітальна модель визначає різні форми та спеціальні орієнтації всіх місць, які можуть займати електрони.

    зображення
    Малюнок\(\PageIndex{1}\): Діаграма орбіталей S і P: s підоболонки мають форму сфер. І 1n, і 2n головні оболонки мають s орбітальну, але розмір сфери більше в 2n орбіталі. Кожна сфера являє собою єдину орбітальну. p підоболонки складаються з трьох орбіталей у формі гантелей. Основна оболонка 2n має p підоболонку, але оболонка 1 не має.

    Ключові моменти

    • Модель Бора атома не точно відображає, як електрони просторово розподілені навколо ядра, оскільки вони не обводять ядро, як земля обертається навколо Сонця.
    • Електронні орбіталі є результатом математичних рівнянь квантової механіки, відомих як хвильові функції, і можуть передбачити в межах певного рівня ймовірності, де електрон може бути в будь-який момент часу.
    • Кількість і тип орбіталей збільшується зі збільшенням атомного номера, заповнюючи різні електронні оболонки.
    • Область, де найімовірніше буде знайдений електрон, називається його орбітальною.

    Ключові умови

    • електронна оболонка: Колективні стани всіх електронів в атомі, що мають однакове основне квантове число (візуалізується як орбіта, по якій рухаються електрони).
    • орбітальна: специфікація енергії та щільності ймовірності електрона в будь-якій точці атома або молекули.