原子軌道とは何ですか？

原子軌道の化学と物理学-付近に2つ以下の電子の特性について説明波と呼ばれる機能、 原子核の 分子のようなシステムの又は核。 オービタルISしばしば描かれているように、A 3次元領域内のどのあり、A 95パーセントの確率の発見ザ・電子。

軌道と軌道

惑星が太陽の周りに移動すると、それが軌道と呼ばれるパスの概要を説明します。 同様に、原子は原子核の周りの軌道で周回する電子の形で表すことができます。 実際には、すべてが異なっており、電子は原子軌道として知られている宇宙の分野です。 化学原子の含有量は、シュレディンガー方程式の波のための計算モデルを簡略化し、したがって、電子の可能な状態を決定します。

軌道と軌道が似て聞こえるが、彼らは完全に異なる意味を持ちます。 それらの違いを理解することが重要です。

軌道の画像の不可能性

何かの軌道を構築するには、オブジェクトがどこにあるかを正確に知っておく必要があり、それが一瞬にされる場所を決定することができます。 これは、電子のために可能ではありません。

よると、 ハイゼンベルグの不確定性原理、 粒子が現時点であり、それは後になる場所を正確に場所を知ることは不可能です。 （では実際に、インクルード原則と言うこともIS不可能に決定アットザ同じ時間としてインクルード絶対に確実のその運動量と勢い）。

したがって、核のまわりの電子の軌道運動を構築することは不可能です。 これは大きな問題ですか？ いいえ。 何かが不可能であれば、それは取られるべきである、と周りを取得する方法を見つけること。

電子水素 - 1S軌道

そこに一つの水素があり、特定の時間にグラフィカルに一つの電子の位置を刻印されていると仮定する。 その直後、手順が繰り返され、観察者は、粒子が新たな位置にあることを見つけました。 彼女GOTうちの最初の場所でインクルード秒、それではありません知られています。

私たちは、このように行動し続けると、徐々に粒子そうな場所の3Dマップのようなものを形成しました。

以下の場合には 水素原子 電子核を取り囲む球状空間内のどこであってもよいです。 図は、球状空間の断面を示しています。

95％のインクルード時間（または任意の他の割合としてA百パーセント保証缶提供のみインクルード大きザ宇宙）、ザ・電子意志BE内のかなり容易に定義された領域のスペース、近い十分にザ・コア。 このようなプロットは、軌道と呼ばれています。 原子軌道 - 電子が存在する空間の領域。

彼は何をしてるの？ 私たちは、知らない知ることはできない、と私はちょうど問題を無視します！ 私たちは、電子が特定の軌道にある場合、それは一定のエネルギーを持っているだろうと言うことができます。

各軌道には名前が付いています。

水素電子の占有スペースは、1S軌道と呼ばれます。 ここでユニットは、粒子は、エネルギーレベルのコアに近くにあることを意味します。 Sは、軌道の形状を示しています。 S-軌道コア球面対称 - 少なくともその中心にコアとかなり緻密材料の中空の球体として。

2S

次の軌道 - 2S。 これは、電子を見つける可能性が最も高い領域が核から離れていることを除いて、1秒に似ています。 この第二の軌道のエネルギーレベル。

よく見ると、あなたが核に近いがわずかに高い電子密度の1つの以上領域を有していることがわかります（「密度」は、粒子が特定の場所に存在する確率を参照する別の方法です）。

2S-電子（および3S、4S、というように。D.）は、自分の時間の一部は、1が期待するよりも、原子の中心にずっと近いお過ごしください。 これは、s軌道上でのエネルギーのわずかな減少をもたらします。 近い電子が原子核、あまり自分のエネルギーに近づきます。

3S-、4S軌道（及びT。D.）中心原子から離れて配置されます。

P-軌道

いないすべての電子が（実際には、それらの非常に少数がそこにいる）s軌道生息しています。 最初に エネルギーレベルで それらのためにのみ利用可能な場所が1S、第二添加2Sと2Pの位置です。

このタイプの軌道は、より様2つの同一のバルーンは核内で相互に接続されて見えます。 図は、3次元空間領域の断面図を示します。 再度、単一電子を見つけるの95％確率で軌道のみを示す領域。

我々は、軌道の一部がその下に平面上に位置し、他されるように、コアを通る水平面を想像する場合は、この平面内で電子を見出すゼロ可能性があります。 別の部分からの粒子が移動しているので、彼はリング面を通過することはできないだろうか？ これは、その波動性によるものです。

S-異なり、p軌道は、一定の指向性を有します。

任意のエネルギーレベルでは互いに直角に3つの絶対的に同等のp軌道を持つことができます。 彼らは、任意のシンボルのP _{X、P y}とP _Zで示されています_。 だから、利便性のために作ら - X、YまたはZの方向が何を意味するか、それは常に変化している、T原子はランダムに空間を移動します...

第2のエネルギーレベルでP軌道は2P _X 2P _yと2P _Zと呼ばれています_。 そこ同様の軌道であり、フォロー_{- 3PのX、3PのY、3P} Z、X 4P、4PのY、Z 4Pようにとします。

すべてのレベルは、最初のを除いて、p軌道を持っています。 高い「花びら」で、核からのより大きな距離で電子を発見する可能性が最も高い場所で、引っ張ります。

d-およびF-軌道

SおよびP軌道に加えて、より高いエネルギーレベルへの電子の利用可能な軌道の二つの他のセットが存在します。 そして3S-及び3P軌道（複雑な形状と名前を持つ）5のd軌道_{（3P X、Y 3P、3P}の第3の可能な存在Z）。 合計ではここではそれらの9があります。

第四に、4S及び4Pおよび図4Dと共に追加7 F-軌道を表示さ - わずか16、また、利用可能なすべてのより高いエネルギーレベルに。

軌道での宿泊、電子

原子が電子によって占有上層階の階に住んでいる核、および様々な部屋を持つ（逆ピラミッドのような）非常に凝った家のように表すことができます。

• 地上階にのみ1浴室（1S）があります。
• 第二には、4つの部屋（2S、2P _X 2P _yと2P _z）を有します_。
• 3階のように9室（一方3S、3 3P及び5 3D軌道）とを有しています。

しかし、部屋は非常に大きなものではありません。 それらのそれぞれは2個の電子を含むことができます。

粒子がされた原子軌道を表示する便利な方法は - 描画することである「量子セルを。」

量子セル

原子軌道は矢印で示されているそれらの電子を有する正方形、として表すことができます。 多くの場合、上向き矢印とダウン、これらの粒子が互いに異なることを示すために使用されます。

原子内の別の電子を持つことの必要性は、量子論の結果です。 彼らは異なる軌道にある場合 - それは罰金だが、それらが一つに配置されている場合、それらの間のいくつかの微妙な違いがあるはずです。 量子論は、「スピン」と呼ばれる粒子の性質を与える - ちょうど彼を、矢印の方向を示しています。

2つと1S軌道電子は、二つの矢印が上向きと下向きの正方形として示され、それはまた、より一層迅速1S ²として記録することができます^。 これは、「1秒2」ではなく「1 2乗です。」としてとして読まれます この表記法で数字を混同しないでください。 軌道上の粒子の数 - これは、第1のエネルギーレベル、及び第二です。

ハイブリダイゼーション

化学では、ハイブリダイゼーションは、化学結合を形成するために電子の対の新しいハイブリッド可能で原子軌道を混合する概念です。 SP-ハイブリダイゼーションは、アルキンのような化合物の化学結合を説明します。 このモデルでは、炭素2Sと2Pの原子軌道は、二つのSP-軌道を形成する、混合します。 アセチレンC ₂ H _{2は、SP-SP-}インターレースσ-接続し、二つの追加のπ結合を形成する2個の炭素原子をから成ります。

飽和炭化水素の炭素原子軌道が同じSP ³混成軌道、ダンベル形状を有している、のいずれかの部分が他のよりもはるかに大きいです。

SP ^2は、前のハイブリダイゼーションに類似しており、1つのSと2つのp軌道を混合することによって形成されます。 そして1つのp軌道-例えば、エチレン分子中に3つのsp ^2が形成されています。

原子軌道：充填原則

化学元素の周期表の別の原子からの遷移を想像し、次の利用可能な軌道に複数の粒子を配置することによって原子の次電子構造を設置することが可能です。

電子は、より高いエネルギーレベルを充填する前に、コアに近い、低い占めます。 選択肢がある場合、それらは個別に軌道を埋めています。

このようなA手続きのための充填知られているようフント。 これは、原子軌道が等しいエネルギーを持っており、また、より安定した原子を行い電子間反発を最小限に抑えることができた場合にのみ適用されます。

s軌道エネルギーで常に同じエネルギーレベルでの地区のそれよりもわずかに小さいので、最初は常に最後の前に満たされていることに留意すべきです。

本当に不思議なのは、位置3D-軌道です。 彼らは4秒よりも高いレベルにあり、従って、4S軌道が最初充填され、その後、すべての3D-と4P軌道。

同様の混乱は、それらの間のステッチの数が多い高レベルでそして生じます。 したがって、例えば、4fの原子軌道は、すべての座席は6秒で占有されるまで充填されていません。

充填手順の知識は、電子構造を記述する方法の理解の中心です。