וואָס איז די אַטאָמישע אָרביטאַלס?

אין כעמיע און Physics פון אַטאָמישע אָרביטאַלס - אַ פֿונקציע גערופֿן פאָכן, וואָס באשרייבט די פּראָפּערטיעס קוואַליטעט פון ניט מער ווי צוויי עלעקטראָנס אין דער געגנט פון די אַטאָמישע קערן אָדער נוקלייי פון די סיסטעם ווי אין די מאַלאַקיול. אָרבאַטאַל איז אָפֿט דיפּיקטיד ווי אַ דרייַ-דימענשאַנאַל געגנט אין וואָס עס איז אַ 95 פּראָצענט מאַשמאָעס פון דערגייונג אַ עלעקטראָן.

אָרביטאַלס און אָרביט

ווען אַ פּלאַנעט באוועגט אַרום די זון, עס אַוטליינז אַ דרך גערופֿן אַ אָרביט. סימילאַרלי אַטאָם זאל זיין רעפּריזענטיד אין די פאָרעם פון עלעקטראָנס, סערקלינג אין אָרביט אַרום די קערן. אין פאַקט, אַלץ איז אַנדערש, און די עלעקטראָנס זענען אין די געביטן פון פּלאַץ באקאנט ווי די אַטאָמישע אָרביטאַלס. כעמיע אַטאָם צופרידן Simplified כעזשבן מאָדעל פֿאַר די פאָכן פון די סטשרöדינגער יקווייזשאַן און דעריבער באַשליסן מעגלעך שטאַטן פון די עלעקטראָן.

אָרבאַץ און אָרביטאַלס געזונט ענלעך, אָבער זיי האָבן גאָר אַנדערש מינינגז. עס איז קריטיש צו פֿאַרשטיין די חילוק צווישן זיי.

בילדער קענען נישט אָרביט

צו בויען די טרייַעקטאָריע פון עפּעס, איר דאַרפֿן צו וויסן פּונקט ווו די כייפעץ איז, און זייַן ביכולת צו באַשליסן ווו עס וועט זיין אין אַ מאָמענט. דעם איז ניט מעגלעך פֿאַר אַ עלעקטראָן.

לויט צו די העיסענבערג אַנסערטאַנטי פּרינציפּ, עס איז אוממעגלעך צו וויסן פּונקט ווו די פּאַרטאַקאַל איז אין דער מאָמענט און ווו עס וועט זיין שפּעטער. (אין פאַקט, דער פּרינציפּ זאגט אַז עס איז אוממעגלעך צו באַשטימען אין דער זעלביקער צייַט און מיט די אַבסאָלוט זיכערקייט פון זייַן מאָמענטום און מאָמענטום).

דעריבער, עס איז אוממעגלעך צו בויען אַ אָרביט באַוועגונג פון די עלעקטראָן אַרום די קערן. איז דעם אַ גרויס פּראָבלעם? נומ ' אויב עפּעס איז אוממעגלעך, עס זאָל אוועקגענומען ווערן, און צו געפֿינען וועגן צו באַקומען אַרום.

עלעקטראָניק הידראָגען - 1 ס-אָרבאַטאַל

רעכן עס זענען איינער הידראָגען און אין אַ זיכער צייַט זענען גראַפיקאַללי ימפּרינטיד שטעלע פון איין עלעקטראָן. באַלד נאָך אַז, דער פּראָצעדור איז ריפּיטיד, און די אַבזערווער פינדס אַז די פּאַרטאַקאַל איז אין אַ נייַ שטעלע. ווי זי גאַט אויס פון ערשטער אָרט אין די רגע, עס איז ניט באקאנט.

אויב מיר פאָרזעצן צו שפּילן אין דעם וועג, ביסלעכווייַז געגרינדעט אַ מין פון 3 ד-מאַפּע פון די מסתּמא ערטער ווו די פּאַרטאַקאַל.

אין די פאַל פון די הידראָגען אַטאָם עלעקטראָן קענען זיין ערגעץ ין אַ ספעריש פּלאַץ אַרומיק די קערן. די דיאַגראַמע ווייזט אַ קרייַז אָפּטיילונג פון די ספעריש פּלאַץ.

95% פון די צייַט (אָדער קיין אנדערע פּראָצענט, ווייַל דערט פּראָצענט זיכערקייט קענען צושטעלן אַ אַלוועלט דימענשאַנז), די עלעקטראָן וועט זיין ין פאַירלי לייכט באשלאסן פּלאַץ געגנט גענוג נאָענט צו די האַרץ. אַזאַ אַ פּלאַנעווען איז גערופֿן אָרבאַטאַל. אַטאָמישע אָרביטאַלס - אַ געגנט פון פּלאַץ אין וואָס עס איז אַ עלעקטראָן.

וואָס ס ער טאן? מיר טאָן ניט וויסן, קענען ניט וויסן, און אַזוי איך נאָר איגנאָרירן די פּראָבלעם! מיר קענען נאָר זאָגן אַז אויב די עלעקטראָן איז אין אַ באַזונדער אָרבאַטאַל, עס וועט האָבן אַ זיכער ענערגיע.

יעדער אָרבאַטאַל האט אַ נאָמען.

די פּלאַץ פאַרנומען דורך הידראָגען עלעקטראָן גערופֿן 1 ס-אָרבאַטאַל. די אַפּאַראַט דאָ מיטל אַז די פּאַרטאַקאַל איז ביי דעם לעבן צו די האַרץ פון די ענערגיע מדרגה. ד ינדיקייץ די פאָרעם פון די אָרביט. ד-אָרביטאַלס זענען ספעריקאַללי סאַמעטריקאַל מיט רעספּעקט צו די קערנעל - לפּחות ווי אַ פּוסט פּילקע פון לעפיערעך טעמפּ מאַטעריאַל מיט אַ קערן ביי זייַן צענטער.

2 ס

ווייַטער אָרבאַטאַל - 2 ס. עס איז ענלעך צו 1 ס, חוץ אַז די געגנט רובֿ מסתּמא צו געפינען די עלעקטראָן איז ווייַטער פון די קערן. דעם רגע אָרבאַטאַל ענערגיע מדרגה.

אויב איר קוקן ענג, איר וועט באַמערקן אַז די נעענטער צו דער קערן האט איינער מער געגנט פון אַ ביסל העכער עלעקטראָן געדיכטקייַט ( "געדיכטקייַט" איז אן אנדער וועג צו אָפּשיקן צו די מאַשמאָעס אַז די פּאַרטאַקאַל איז פאָרשטעלן אין אַ זיכער פּלאַץ).

2 ס-עלעקטראָנס (און 3S, 4 ס, און אַזוי אויף. ד) פאַרברענגען טייל פון זייער צייַט איז פיל נעענטער צו די צענטער פון די אַטאָם ווי איינער וואָלט דערוואַרטן. דעם רעזולטאטן אין אַ קליין פאַרקלענערן אין זייער ענערגיע אויף מיט-אַ-אָרביטאַלס. די נעענטער די עלעקטראָן אַפּראָוטשיז די קערן, די ווייניקער זייער ענערגיע.

3ס-, 4 ס-אָרביטאַלס (און ה. ד) פּאַזישאַנד ווייַטער פון דעם צענטער אַטאָם.

פּ-אָרביטאַלס

ניט אַלע עלעקטראָנס באַוווינען מיט-אַ-אָרבאַטאַל (אין פאַקט, זייער ווייניק פון זיי זענען אויס דאָרט). אויף דער ערשטער ענערגיע איז די בלויז בנימצא אָרט פֿאַר זיי איז דער אָרט פון די 1 ס, די צווייט צוגעגעבן 2 ס און 2 פּ.

אָרביטאַלס פון דעם טיפּ דערשייַנען מער ווי 2 יידעניקאַל באַלונז זענען קאָננעקטעד צו יעדער אנדערע אין די קערן. די דיאַגראַמע ווייזט אַ קרייַז-אבשניט מיינונג פון אַ 3-דימענשאַנאַל ספּיישאַל געגנט. ווידער, די אָרבאַטאַל געגנט ווייזט אַ 95 פּראָצענט מאַשמאָעס פון דערגייונג אַ איין עלעקטראָן.

אויב מיר ימאַדזשאַן די האָריזאָנטאַל פלאַך אַז פּאַסיז דורך די האַרץ אין אַזאַ אַ וועג אַז איין טייל פון די אָרביט וועט זיין ליגן אויבן די פלאַך, און די אנדערע אונטער אים, דעמאָלט עס איז נול מאַשמאָעס פון דערגייונג די עלעקטראָן אין דעם פלאַך. זינט די פּאַרטאַקאַל באוועגט פון איין טייל צו אנדערן, אויב ער וואָלט קיינמאָל זייַן ביכולת צו פאָרן דורך די פלאַך פון די קערן? דעם איז רעכט צו זייַן פאָכן נאַטור.

ניט ענלעך ס-, p-אָרבאַטאַל האט אַ זיכער דירעקטיוויטי.

אויף קיין ענערגיע מדרגה קענען האָבן דרייַ לעגאַמרע עקוויוואַלענט פּ אָרביטאַלס ביי רעכט אַנגלעס צו יעדער אנדערער. זיי זענען אַרביטרעראַלי דעזיגנייטיד דורך די סימבאָלס פּ _{רענטגענ,} ז _'י, און ז' _ז. אַזוי געמאכט פֿאַר קאַנוויניאַנס - וואָס איז מענט דורך די אינסטרוקציעס פון רענטגענ, י אָדער ז, עס איז קעסיידער טשאַנגינג, ה אַטאָם צו ראַנדאַמלי מאָווינג אין פּלאַץ ...

פּ-אָרביטאַלס אויף די רגע ענערגיע איז גערופֿן 2 פּ _{רענטגענ} 2 פּ _י און 2 פּ _מיט. עס זענען ענלעך אָרבאַטאַל און נאָכגיין _{- 3 פּ רענטגענ, 3 פּ י, 3 פּ} ז, 4 פּ X, 4 פּ י, 4 פּ מיט און אַזוי אויף.

כל לעוועלס, אַחוץ פֿאַר די ערשטער, האָבן פּ-אָרביטאַלס. אין העכער "פּעטאַלז" ציען, מיט די מערסט מסתּמא אָרט פון דערגייונג די עלעקטראָן ביי אַ גרעסערע דיסטאַנסע פֿון די קערן.

ד- און F-אָרביטאַלס

אין דערצו צו די ס- און פּ-אָרביטאַלס, עס זענען צוויי אנדערע שטעלט פון אָרביטאַלס בנימצא פֿאַר עלעקטראָנס צו העכער ענערגיע לעוועלס. די דריט מעגלעך עקזיסטענץ פון פינף D-אָרביטאַלס (מיט קאָמפּלעקס Forms און נעמען), ווי ווויל ווי 3ס- און 3 פּ-אָרביטאַלס _{(3 פּ רענטגענ, 3 פּ י, 3 פּ} ז). אין גאַנץ עס זענען 9 פון זיי דאָ.

אין די פערט, צוזאמען מיט 4 ס און 4 פּ און 4 ד דערשייַנען נאָך 7 F-אָרביטאַלס - בלויז 16, אויך בנימצא אויף אַלע העכער ענערגיע לעוועלס.

אַקקאָממאָדאַטיאָן עלעקטראָנס אין אָרביטאַלס

אַן אַטאָם קענען זיין רעפּריזענטיד ווי אַ זייער פאַנטאַזיע הויז (ווי אַ ינווערטיד פּיראַמיד) מיט די קערן לעבעדיק אויף דער ערד שטאָק, און פאַרשידן רומז אויף דער אויבערשטער Floors פאַרנומען דורך עלעקטראָנס:

• אויף דער ערד שטאָק עס איז בלויז 1 קלאָזעט (1 ס);
• די רגע האט פיר רומז (2 ס, 2 פּ _{רענטגענ} 2 פּ _י און 2 פּ _ז);
• אויף די דריט שטאָק האט 9 רומז (איינער 3S, דרייַ 3 פּ און פינף 3 ד-אָרביטאַלס) און אַזוי אויף.

אבער די רומז ביסט נישט זייער גרויס. יעדער פון זיי קענען נאָר אַנטהאַלטן 2 עלעקטראָנס.

אַ באַקוועם וועג צו ווייַזן די אַטאָמישע אָרביטאַלס אין וואָס די פּאַרטיקאַלז זענען - איז צו ציען אַ "קוואַנטום צעל."

קוואַנטום צעל

אַטאָמישע אָרביטאַלס זאל זיין רעפּריזענטיד ווי סקווערז מיט די עלעקטראָנס אין זיי, דיפּיקטיד ווי אַראָוז. אָפֿט אַראָוז פּוינטינג אַרויף און אַראָפּ, זענען געניצט צו ווייַזן אַז די פּאַרטיקאַלז אַנדערש זייַן פון יעדער אנדערער.

די נייטיקייַט פון בעת פאַרשידענע עלעקטראָן אין די אַטאָם איז אַ קאַנסאַקוואַנס פון די קוואַנטום טעאָריע. אויב זיי זענען אין פאַרשידענע אָרביטאַלס - אַז ס פייַן, אָבער אויב זיי זענען ליגן אין איין, צווישן זיי עס זאָל זיין עטלעכע סאַטאַל חילוק. קוואַנטום טעאָריע גיט די פּראָפּערטיעס פון די פּאַרטיקאַלז, וואָס איז גערופֿן "ומדריי" - נאָר אים און ינדיקייץ דער ריכטונג פון די אַראָוז.

1 ס-אָרבאַטאַל עלעקטראָנס מיט צוויי דיפּיקטיד ווי אַ קוואַדראַט מיט צוויי אַראָוז פּוינטינג אַרויף און אַראָפּ, אָבער עס אויך קענען זיין רעקאָרדעד אַפֿילו מער ראַפּאַדלי ווי די 1 ס ^2. דאס איז לייענען ווי "איינער s צוויי" און נישט ווי "איינער s סקווערד." צי ניט צעטומלען די נומערן אין דעם נאָוטיישאַן. עס דינאָוץ דער ערשטער ענערגיע מדרגה, און די צווייט - די נומער פון פּאַרטיקאַלז אויף די אָרבאַטאַל.

היברידיזאַטיאָן

אין כעמיע, היברידיזאַטיאָן איז דער באַגריף פון מיקסינג אַטאָמישע אָרביטאַלס אין נייַ כייבריד טויגעוודיק פון פּערינג פון עלעקטראָנס צו פֿאָרמירן כעמיש קייטן. SP-היברידיזאַטיאָן דערקלערט דער כעמיש קייטן פון קאַמפּאַונדז אַזאַ ווי אַלקינעס. אין דעם מאָדעל, די אַטאָמישע אָרביטאַלס פון טשאַד 2 ס און 2 פּ זענען געמישט, מאָלדינג צוויי SP-אָרביטאַלס. אַסעטאַלין ק ₂ ה ₂ באשטייט פון ספּ-ספּ-ינטערלאַסינג צוויי טשאַד אַטאָמס צו פֿאָרמירן אַ σ-קשר און צוויי נאָך π-קייטן.

טשאַד אַטאָמישע אָרביטאַלס אין סאַטשערייטאַד כיידראָוקאַרבאַנז האָבן די זעלבע ספּ ³ כייבריד אָרבאַטאַל, האַנטעל-שייפּט, איין חלק פון וואָס איז פיל גרעסערע ווי די אנדערע.

Sp ² איז ענלעך צו די פֿריִערדיקע היברידיזאַטיאָן און איז געגרינדעט דורך מיקסינג איינער s און צוויי פּ-אָרביטאַלס. למשל, אין אַ עטאַלין מאַלאַקיול זענען געגרינדעט דרייַ ספּ ² - און איינער פּ-אָרבאַטאַל.

אַטאָמישע אָרביטאַלס: פילונג פּרינציפּ

ימאַדזשאַנינג טראַנזישאַנז פון איין אַטאָם צו אנדערן אין די פּעריאָדיש טיש פון כעמיש עלעמענטן, עס איז מעגלעך צו ינסטאַלירן די ווייַטער עלעקטראָניש סטרוקטור פון אַן אַטאָם דורך פּלייסינג מער פּאַרטיקאַלז אין די ווייַטער בנימצא אָרבאַטאַל.

עלעקטראָנס, איידער פילונג העכער ענערגיע לעוועלס, פאַרנעמען נידעריקער, נעענטער צו די האַרץ. ווו עס איז אַ ברירה, זיי זענען אָנגעפילט ינדיווידזשואַלי אָרביטאַלס.

אַזאַ אַ פּראָצעדור פֿאַר פילונג באקאנט ווי דאָג ס הערשן. עס אַפּלייז בלויז ווען די אַטאָמישע אָרביטאַלס האָבן גלייַך ענערגיעס און אויך העלפּס צו מינאַמייז רעפּולסיאָן צווישן די עלעקטראָנס, וואָס מאכט מער סטאַביל אַטאָם.

עס זאָל זיין אנגעוויזן אַז אין די מיט-אַ-אָרבאַטאַל ענערגיע איז שטענדיק אַ ביסל ווייניקער ווי אַז פון די דיסטריקט אין דער זעלביקער ענערגיע מדרגה, אַזוי דער ערשטער איז שטענדיק אָנגעפילט איידער לעצט.

וואָס איז טאַקע מאָדנע איז די לאַגע 3 ד-אָרביטאַלס. זיי זענען אין אַ העכער מדרגה ווי 4 ס, און דעריבער 4 ס-אָרביטאַלס זענען אָנגעפילט ערשטער, און דעריבער אַלע די 3 ד און 4 פּ-אָרביטאַלס.

ענלעך צעמישונג אַקערז און אין העכער לעוועלס מיט אַ גרויס נומער פון סטיטשיז טהערעבעטוועען. דעריבער, פֿאַר למשל, 4ף אַטאָמישע אָרביטאַלס זענען נישט אָנגעפילט ביז אַלע די סיץ זענען פאַרנומען בייַ 6 ס.

וויסן פון די פילונג פּראָצעדור איז סענטראַל צו אַ שכל פון ווי צו באַשרייַבן די עלעקטראָניש ביניען.