Атомна орбитала

от Уикипедия, свободната енциклопедия
Направо към: навигация, търсене
Форма на първите пет атомни орбитали: 1s, 2s, 2px, 2py и 2pz. Различните цветове означават различни фази на вълновата функция.

Атомна орбитала (АО) е математическа функция, която описва вълнообразното поведение (вълновата функция) на един или на двойка електрони в един атом. Орбиталата се определя от състоянието на този електрон около атома, тоест в кой слой, подслой и квантова клетка се намира той. Тя има различна форма и пространствена насоченост за всеки отделен слой подслой и клетка. АО се явява като решение на уравнението на Шрьодингер при зададени определени стойности на квантовите числа. Те са 4 наброй:

За всяко решение на уравнението, с въвеждане на различна стойност за всяко квантово число има различно решение на уравнението. Отделните решения показват разпростирането на вълната на електрона в пространството около ядрото. Най-общо всяка една квантова клетка отговаря на отделна орбитала.

Наименованието „орбитала“ (вместо орбита) отразява геометричната представа за стационарните състояния на електрона в атома и по-точно факта, че тези състояния се описват със законите на квантовата механика и се отличават от класическото движение по траектория. Съвкупността от атомни орбитали с еднакво главно квантово число n съставя един електронен слой.

Какво всъщност представлява орбиталата[редактиране | edit source]

След решаване на уравнението на Шрьодингер за електрон намиращ се на определен слой, подслой и квантова клетка като резултат се получава вълнова функция. Но много време след откриването на уравнението много учени дори самият Шрьодингер не били сигурни какво всъщност означава тази вълнова функция.

С развитието на квантовата механика вече имаме по ясна представа за това. Атомната орбитала представлява формата на вълната на електрона в това определено състояние. Електроните са частици с "двойнствена природа". В едни случаи те могат да се разглеждат като частици, а в други - като вълни (виж Корпускулярно-вълнов дуализъм). Според квантовата теория всяка елементарна частица (каквато е и електронът) всъщност представлява възбуждане на съответното й поле. Тоест електронът е възбуждане на електронното поле. Хигс-бозонът е възбуждане на полето на Хигс. Тези "полета" се смятат за безкрайни и преминаващи през цялата вселена. Тези възбуждания в полетата са под формата на енергийни вълни в поле, аналогично на това как една вълна в океана е възбуждане на самия океан. А тези вълни в електронното поле всъщност представляват материята, която сме свикнали да наричаме електрон. Точно за това електронът не може да се възприема толкова като нещо материално (като много малко топче), ами по-скоро като безкрайна вълна от енергия по-силна на едни места и по-слаба на други. И орбиталата е точно тази вълна в електронното поле, олицетворяваща електрона.

Орбита ≠ орбитаЛА ≠ електронен облак[редактиране | edit source]

Понятието орбитала е понятие от квантовата механика. To обаче не трябва да се смесва c използваното от квантовата теория понятие орбита. Орбитата е реално съществуваща траектория, по която се движи дадена частица или тяло.

Орбиталата е вълнова функция на един електрон с определена енергия намиращ се около ядрото на даден атом. С нейна помощ може да се изчисли разпределението на елек­тронната плътност. Ако се изчисли това разпределение, се намира формата на електронният облак, за даденото състояние на електрона около атома. Електронният облак, а не орбиталата, е частта от пространството, в която е възможно да намерим електронът (като частица). Но формата на АО и на облака са доста сходни като форма и насоченост. И до двете се достига след решаване на уравнението на Шрьодингер.

Геометрично представяне[редактиране | edit source]

Геометричното представяне на атомната орбитала е областта от пространството, ограничена от повърхност с равна плътност на вероятността или електричния заряд. Обикновено плътността на вероятността за намиране на електрона в тази ограничена област варира в диапазона 0,9-0,99.

Тъй като енергията на електрона се определя от кулоновото взаимодействие и зависи от разстоянието до ядрото, главното квантово число n определя размера на орбиталата. Нейната форма и симетрия се определят от орбиталното и магнитното квантови числа l и m: s-орбиталите имат сферична симетрия, p, d и f-орбиталите имат по-сложна форма, определяна от ъгловите компоненти на вълновата функция. Линейната им комбинация пък определя положението на орбиталите спрямо осите на координатната система.

Криейтив Комънс - Признание - Споделяне на споделеното Лиценз за свободна документация на ГНУ Тази страница частично или изцяло представлява превод на страницата „Атомная орбиталь“ в Уикипедия на руски. Оригиналният текст, както и този превод, са защитени от Лиценза „Криейтив Комънс - Признание - Споделяне на споделеното“, а за съдържание, създадено преди юни 2009 година — от Лиценза за свободна документация на ГНУ. Прегледайте историята на редакциите на оригиналната страница, както и на преводната страница, за да видите списъка на съавторите.