ORBITAL ATOM

ATOMIC orbital Halaman ini menjelaskan apa orbital atom dengan cara yang membuat mereka dimengerti untuk kursus pengantar seperti Inggris Tingkat dan setara. Ini mengeksplorasi orbital s dan p dalam beberapa detail, termasuk bentuk dan energi. orbital d dijelaskan hanya dari segi energi mereka, dan f orbital hanya mendapatkan perhatian yang lewat. Apakah yang dimaksud dengan orbital atom? Orbital dan orbit Ketika planet bergerak mengelilingi matahari, Anda dapat merencanakan jalan yang pasti untuk itu yang disebut garis edarnya. Sebuah pandangan sederhana dari atom terlihat mirip dan Anda mungkin telah membayangkan sebagai elektron yang mengorbit di sekitar inti. Yang benar adalah berbeda, dan elektron sebenarnya mendiami daerah ruang yang dikenal sebagai orbital. Orbit dan orbital kedengarannya serupa, tetapi mereka memiliki arti yang sangat berbeda. Adalah penting bahwa Anda memahami perbedaan antara mereka. Ketidakmungkinan menggambar orbit untuk elektron Untuk merencanakan jalan untuk sesuatu yang Anda perlu tahu persis di mana objek adalah dan mampu bekerja dengan tepat di mana itu akan segera terjadi kemudian. Anda tidak dapat melakukan ini untuk elektron. Prinsip Ketidakpastian Heisenberg mengatakan - longgar - bahwa Anda tidak bisa tahu dengan pasti di mana elektron kedua dan di mana itu akan berikutnya. (Apa yang sebenarnya dikatakan adalah bahwa tidak mungkin untuk menentukan dengan presisi mutlak, pada saat yang sama, baik posisi dan momentum elektron.) Itu membuat tidak mungkin untuk plot orbit untuk sebuah elektron di sekitar inti. Apakah ini masalah besar? Tidak. Jika sesuatu tidak mungkin, Anda harus menerimanya dan menemukan jalan di sekitarnya.
	Catatan: Selama bertahun-tahun saya memiliki tetesan stabil pertanyaan dari siswa yang jelas bahwa mereka masih menganggap elektron sebagai mengorbit di sekitar inti - yang benar-benar salah! Saya telah menambahkan sebuah halaman tentang mengapa ide orbit adalah salah untuk mencoba untuk menghindari harus mengatakan hal yang sama lagi dan lagi!
Elektron hidrogen - orbital 1s
	Catatan: Dalam diagram ini (dan diagram orbital yang mengikuti), inti ditampilkan sangat jauh lebih besar dari sebenarnya. Ini hanya untuk kejelasan.
Misalnya anda memiliki sebuah atom hidrogen tunggal dan pada suatu saat tertentu diplot posisi elektron satu. Segera setelah itu, Anda melakukan hal yang sama, dan menemukan bahwa itu adalah dalam posisi baru. Anda tidak tahu bagaimana tiba dari tempat pertama ke kedua. Anda terus melakukan hal ini berulang-ulang, dan secara bertahap membangun semacam peta 3D dari letak elektron tersebut mungkin akan ditemukan. Dalam kasus hidrogen, elektron dapat ditemukan di mana saja dalam ruangan bola disekitar nukleus. Diagram menunjukkan bagian-lintas melalui ruang bulat. 95% dari waktu (atau persentase lain yang Anda pilih), elektron akan ditemukan dalam suatu wilayah yang cukup mudah didefinisikan ruang cukup dekat dengan nukleus. Seperti daerah ruang disebut orbital. Anda dapat menganggap orbital sebagai wilayah ruang di mana kehidupan elektron.
	Catatan: Jika Anda ingin benar-benar 100% yakin di mana elektron adalah, Anda harus menarik ukuran orbital Semesta!
Apa yang elektron lakukan di orbital? Kami tidak tahu, kita tidak bisa tahu, jadi kami hanya mengabaikan masalah! Yang bisa kita katakan adalah bahwa jika elektron berada dalam orbit tertentu akan memiliki energi didefinisikan tertentu. Setiap orbital memiliki nama. Para diduduki orbital oleh elektron hidrogen disebut orbital 1s. The "1" mewakili fakta bahwa orbital tersebut memiliki tingkat energi yang terdekat dengan nukleus. "S" memberitahu Anda tentang bentuk orbital. orbital s adalah simetris bola di sekitar inti - dalam setiap kasus, seperti bola berongga terbuat dari bahan yang agak tebal dengan inti di pusatnya. Orbital di sebelah kiri adalah orbital 2s ini mirip dengan orbital 1s kecuali daerah dimana ada kesempatan terbesar untuk menemukan elektron lebih jauh dari nukleus -. Ini adalah orbital di tingkat energi kedua. Jika Anda perhatikan dengan teliti, Anda akan melihat bahwa ada suatu daerah dengan kepadatan elektron yang lebih besar (dimana titik-titik menjadi padat) disekitar nukleus. ("Kerapatan elektron" merupakan cara lain untuk berbicara tentang bagaimana besar kemungkinan Anda untuk menemukan sebuah elektron di tempat tertentu.) 2s (juga 3s, 4s, dsb) elektron menghabiskan waktu mereka lebih dekat ke inti dari yang Anda harapkan. Efek dari ini adalah untuk sedikit mengurangi energi elektron dalam orbital s. Semakin dekat inti elektron mendapatkan, semakin rendah energi mereka. 3s, 4s (dll) orbital mendapatkan semakin jauh dari inti. p orbital Tidak semua elektron menempati orbital s (pada kenyataannya, sangat sedikit elektron tinggal di orbital s). Pada tingkat energi pertama, orbital hanya tersedia bagi elektron orbital 1s, tetapi pada tingkat kedua, serta orbital 2s ada juga orbital disebut orbital 2p. Orbital p bukan seperti 2 balon identik yang diikat di inti. Diagram di sebelah kiri adalah bagian-lintas melalui bahwa daerah 3-dimensi ruang. Sekali lagi, orbital menunjukkan di mana ada kesempatan 95% untuk menemukan elektron tertentu.
	Mengambil kimia lebih lanjut: Jika Anda membayangkan suatu bidang horizontal melalui inti, dengan satu lobus orbital di atas pesawat dan yang lain di bawahnya, ada kemungkinan nol untuk menemukan elektron pada pesawat itu. Jadi bagaimana elektron mendapatkan dari satu lobus ke yang lain jika tidak pernah dapat melewati bidang inti? Pada tingkat dasar Anda hanya harus menerima bahwa hal itu! Jika Anda ingin mengetahui lebih lanjut, membaca tentang sifat gelombang elektron.
Tidak seperti orbital s, ap orbital poin dalam arah tertentu - satu poin ditarik ke atas dan bawah halaman. Pada setiap tingkat energi satu adalah mungkin untuk memiliki tiga orbital p benar-benar setara menunjuk saling tegak lurus satu sama lain. Ini sewenang-wenang diberi simbol p x, p y dan p z. Hal ini hanya untuk kenyamanan - apa yang mungkin Anda anggap sebagai x, y, z berganti secara terus-menerus karena rotasi atom di ruang angkasa. Orbital p pada tingkat energi kedua disebut 2p x, 2p y dan 2p z. Ada orbital serupa di tingkat berikutnya - 3p x, 3p y, 3p z, 4p x, 4p y, 4p z dan seterusnya. Semua tingkat kecuali untuk tingkat pertama memiliki orbital p. Pada tingkat yang lebih tinggi lobus mendapatkan lebih memanjang, dengan tempat paling mungkin untuk menemukan elektron lebih jauh dari inti. orbital d dan f Selain s dan orbital p, ada dua set lain dari orbital yang tersedia untuk elektron untuk menghuni pada tingkat energi yang lebih tinggi. Pada tingkat ketiga, ada satu set dari lima orbital d (dengan bentuk yang rumit dan nama) serta 3s dan orbital 3p (3p x, 3p y, 3p z). Pada tingkat ketiga ada total sembilan orbital sama sekali. Pada tingkat keempat, selain orbital 4s dan 4p dan 4d ada sebuah orbital f tambahan tujuh - 16 orbital. s, p, d dan f orbital tersebut kemudian tersedia di semua tingkat energi yang lebih tinggi juga. Untuk saat ini, Anda perlu menyadari bahwa ada set dari lima orbital d pada tingkat dari tingkat ketiga ke atas, tapi Anda mungkin tidak akan diharapkan untuk menarik mereka atau nama mereka. Selain dari pada menerangkan, Anda tidak akan menemukan orbital f sama sekali.
	Catatan: Beberapa berbasis di Inggris silabus akhirnya akan ingin Anda untuk dapat menggambar, atau setidaknya mengakui, bentuk dari orbital d. Saya tidak termasuk mereka sekarang karena saya tidak ingin menambahkan kebingungan dengan apa yang sudah menjadi topik pengantar sulit. Periksa silabus dan kertas masa lalu untuk mengetahui apa yang perlu Anda ketahui. Jika Anda adalah silabus belajar yang berbasis di Inggris dan tidak punya ini, ikuti link ini untuk mengetahui bagaimana untuk mendapatkan dari mereka.
Fitting elektron ke orbital Anda dapat menganggap atom sebagai rumah yang sangat aneh (seperti piramida terbalik!) - Dengan hidup inti di lantai dasar, dan kemudian berbagai ruangan (orbital) di lantai yang lebih tinggi ditempati oleh elektron. Di lantai pertama hanya ada 1 kamar (yaitu orbital 1s); di lantai dua ada 4 kamar (2s, 2p x, 2p y dan 2p z orbital); di lantai tiga ada 9 kamar (satu orbital 3s , tiga 3p orbital dan lima orbital 3d), dan sebagainya. Tapi kamar yang tidak terlalu besar. . Setiap orbital saja. Dapat terus 2 elektron. Sebuah cara yang nyaman untuk menunjukkan bahwa elektron orbital hidup adalah untuk menarik "elektron-dalam-kotak". "Elektron-in-box" Orbital dapat direpresentasikan sebagai kotak dengan elektron di dalamnya ditampilkan sebagai panah. Seringkali sebuah panah-dan panah digunakan untuk menunjukkan bahwa elektron dalam beberapa cara berbeda.
	Mengambil kimia lebih lanjut: perlu memiliki semua elektron dalam sebuah atom yang berbeda yang keluar dari teori kuantum. Jika mereka tinggal di orbital yang berbeda, itu bagus - tapi jika mereka berdua di orbit yang sama harus ada beberapa perbedaan halus antara mereka. Teori kuantum mengalokasikan mereka sebuah properti yang dikenal sebagai "spin" - yang adalah apa panah dimaksudkan untuk menyarankan.
Sebuah orbital 1s memegang 2 elektron akan tertarik seperti yang ditunjukkan di sebelah kanan, tetapi dapat ditulis lebih cepat sebagai 1s 2. Ini dibaca "satu s dua" - bukan "satu s kuadrat". Anda tidak harus membingungkan dua angka dalam notasi ini: Urutan pengisian orbital Elektron mengisi orbital energi rendah (dekat dengan nukleus) sebelum mengisi orbital energi yang lebih tinggi. Di mana ada pilihan antara orbital energi yang sama, mereka mengisi orbital satu satu sejauh mungkin. Ini pengisian orbital sendiri-sendiri mana mungkin dikenal sebagai aturan Hund. Ini hanya berlaku di mana orbital memiliki energi yang sama persis (seperti dengan orbital p, misalnya), dan membantu untuk meminimalkan tolakan antara elektron dan atom membuat lebih stabil. Diagram (tidak untuk skala) berikut menunjukkan energi dari orbital sampai tingkat 4p. Perhatikan bahwa orbital s selalu memiliki energi yang sedikit lebih rendah daripada orbital p pada tingkat energi yang sama, jadi orbital s selalu mengisi dengan elektron sebelum orbital p yang sesuai. Keanehan nyata adalah posisi orbital 3d. Mereka berada pada tingkat yang sedikit lebih tinggi daripada 4s - dan sehingga orbital 4s yang akan mengisi pertama, diikuti oleh semua orbital 3d dan kemudian orbital 4p. Kebingungan yang sama terjadi pada tingkat yang lebih tinggi, dengan begitu banyak tumpang tindih antara tingkat energi yang orbital 4f tidak mengisi sampai setelah 6s, misalnya. Untuk tujuan ujian yang berbasis di Inggris, Anda harus ingat bahwa orbital 4s terisi sebelum orbital 3d. Hal yang sama terjadi di tingkat berikutnya juga - orbital 5s mengisi sebelum orbital 4d. Semua komplikasi lain berada di luar cakupan situs ini. Mengetahui urutan pengisian adalah penting untuk memahami bagaimana menulis struktur elektronik. Ikuti link di bawah ini untuk mengetahui bagaimana melakukan ini.