ما هي المدارات الذرية؟

في الكيمياء والفيزياء من المدارات الذرية - وظيفة تسمى الموجة، التي تصف الخصائص المميزة ما لا يزيد عن اثنين من الإلكترونات في محيط من نواة الذرة أو نواة النظام كما هو الحال في الجزيء. كثيرا ما يصور المداري كمنطقة ثلاثية الأبعاد من خلاله أن هناك احتمال 95 في المئة من العثور على الإلكترون.

المدارات والمدار

عندما يتحرك الكوكب حول الشمس، فإنه يحدد مسار يسمى المدار. وبالمثل الذرة يمكن ان تكون ممثلة في شكل من الإلكترونات، تحلق في مدار حول النواة. في الواقع، كل شيء مختلف، والإلكترونات وفي مجالات الفضاء والمعروفة باسم المدارات الذرية. الكيمياء محتوى ذرة تبسيط نموذج حساب لموجة من معادلة شرودنغر، وبالتالي تحديد الحالات الممكنة للإلكترون.

مدارات والمدارات تبدو مماثلة، ولكن لديهم معاني مختلفة تماما. ومن الأهمية بمكان أن نفهم الفرق بينهما.

صور لا يمكن أن يدور

لبناء مسار شيء، عليك أن تعرف بالضبط أين الكائن، وتكون قادرة على تحديد مكان وسوف يكون في لحظة. لم يكن ذلك ممكنا لإلكترون.

وفقا ل مبدأ الارتياب لهايزنبرج، فمن المستحيل أن نعرف بالضبط أين الجسيمات في الوقت الحالي وحيث سيكون في وقت لاحق. (في الواقع، يقول مبدأ أنه من المستحيل تحديد في نفس الوقت ومع اليقين المطلق من زخمها وقوة الدفع).

لذلك، فإنه من المستحيل لبناء حركة مدار الإلكترون حول النواة. هل هذه مشكلة كبيرة؟ لا. إذا كان هناك شيء مستحيل، فإنه ينبغي أن تؤخذ، وإيجاد سبل للالتفاف.

الهيدروجين الالكترونية - 1S-المدار

لنفترض أن هناك الهيدروجين واحد وفي وقت معين ومطبوع بوضوح موقف إلكترون واحد. بعد ذلك بوقت قصير، ويتكرر هذا الإجراء، ويجد المراقب أن الجسيمات في موقف جديد. كما خرجت من المركز الأول في المجموعة الثانية، لا يعرف ذلك.

إذا واصلنا العمل بهذه الطريقة، تشكلت تدريجيا نوع من 3D خريطة الأماكن المحتمل حيث الجسيم.

في حالة ذرة الهيدروجين الإلكترون يمكن أن يكون في أي مكان داخل مساحة كروية المحيطة النواة. ويبين الرسم قطاع عريض من الفضاء الكروي.

95٪ من الوقت (أو أي دولة أخرى مئوية، لأن واحدا مئة في المئة اليقين يمكن أن توفر الكون الأبعاد)، والإلكترون سيكون ضمن بسهولة نسبية العزم مساحة المنطقة بما فيه الكفاية بالقرب من جوهر. وتسمى هذه مؤامرة المداري. المدارات الذرية - وهي منطقة من الفضاء الذي يوجد إلكترون.

ماذا يفعل؟ نحن لا نعرف، لا يمكن أن تعرف، وحتى أنا فقط تجاهل المشكلة! لا يسعنا إلا القول أنه إذا كان الإلكترون هو على وجه الخصوص إلى المدار، وسوف يكون لها طاقة معينة.

كل المدارية له اسم.

الحيز الذي الإلكترون الهيدروجين المحتلة دعا 1S المدارية. وحدة هنا يعني أن الجسيمات في المستقبل القريب إلى جوهر مستوى الطاقة. S يشير إلى شكل المدار. S-المدارات متناظرة كرويا بالنسبة إلى جوهر - على الأقل في كرة مجوفة من مادة كثيفة إلى حد ما مع مجموعة أساسية في وسطها.

2S

القادمة المدارية - 2S. وهو مشابه ل1S، إلا أن المنطقة الأكثر احتمالا لاكتشاف الإلكترون غير ابعد من النواة. هذا مستوى الطاقة المداري الثاني.

إذا كنت تبحث عن كثب، ستلاحظ أن أقرب إلى نواة واحدة أكثر منطقة كثافة إلكترونية عالية قليلا ( "الكثافة" هو طريقة أخرى للإشارة إلى احتمال أن الجسيمات موجود في مكان معين).

2S الإلكترونات (و3S، 4S، وهلم جرا. D.) قضاء جزء من وقتهم هو أقرب بكثير إلى مركز الذرة مما كنا نتوقع. وهذا يؤدي إلى انخفاض طفيف في الطاقة على الصورة-المدارات. يقترب أقرب الإلكترون والنواة، وأقل من الطاقة.

3s-، 4S-المدارات (ور. د.) المتمركزة أبعد من الذرة المركز.

P-المدارات

ليس كل الإلكترونات تسكن الصورة المدارية (في الواقع، عدد قليل جدا منهم من هناك). في أول مستوى الطاقة هو المكان الوحيد المتاح لهم هو موقع 1S، و2S أضاف الثانية و2P.

تظهر المدارات من هذا النوع يتم توصيل أشبه 2 بالونات مماثلة لبعضها البعض في النواة. ويظهر الرسم البياني لعرض مستعرضة في منطقة مكانية 3-الأبعاد. مرة أخرى، يظهر المدارية فقط في المنطقة مع وجود احتمال 95 في المئة من العثور على إلكترون واحد.

إذا تخيلنا المستوى الأفقي الذي يمر عبر الأساسية في مثل هذه الطريقة أن جزءا واحدا من المدار سوف تقع فوق الطائرة، وغيرها من تحته، ثم هناك الصفر احتمال العثور على الإلكترون في هذه الطائرة. منذ الجسيمات ينتقل من جزء واحد إلى آخر، إذا كان لن تكون قادرة على تمرير من خلال حلقة الطائرة؟ ويرجع ذلك إلى طبيعة موجتها هذا.

على عكس S-، ف المدارات له بعض الاتجاهية.

على أي مستوى الطاقة يمكن أن يكون ثلاثة المدارات تعادل تماما بزاوية قائمة على بعضها البعض. تم تصنيفها بشكل تعسفي من قبل حرف ع _س، ص _ص، وص _ض. لذلك جعل للراحة - ما هو المقصود من توجيهات X، Y أو Z، فإنه يتغير باستمرار، تي ذرة لتتحرك بشكل عشوائي في الفضاء ...

P-المدارات في الثاني مستوى الطاقة يسمى 2P _س 2P _y و 2P _ض. هناك تشبه المدارية وتابع _{- 3P س، ذ 3P، 3P} ض، 4P س، 4P ص، ض 4P وهلم جرا.

جميع المستويات، باستثناء للمرة الأولى، يكون المدارات. في أعلى سحب "بتلات"، مع المكان الأكثر احتمالا للعثور على الإلكترون على مسافة أكبر من النواة.

د- وو-المدارات

بالإضافة إلى S- والمدارات، هناك نوعان من مجموعات أخرى من المدارات المتاحة للإلكترونات إلى مستويات طاقة أعلى. الثالث ممكن جود خمسة د-المدارات (مع مجمع الأشكال والأسماء) و3s- و3P-المدارات _{(3P س، ذ 3P، 3P} ض). في المجموع هناك 9 منهم هنا.

في المجموعة الرابعة، جنبا إلى جنب مع 4S و4P و4D تظهر إضافية 7 و-المدارات - فقط 16، أيضا الاطلاع على جميع مستويات طاقة أعلى.

الإلكترونات الإقامة في المدارات

ذرة يمكن أن تكون ممثلة كدار يتوهم جدا (مثل الهرم المقلوب) مع النواة التي تعيش في الطابق الأرضي، ومختلف الغرف في الطوابق العليا من الإلكترونات المحتلة:

• في الطابق الأرضي هناك فقط 1 حمام (1S)؛
• والثاني أربعة غرف (2S، 2P _س 2P _y و 2P _ض).
• في الطابق الثالث لديه 9 غرف (واحد 3S، ثلاثة 3P وخمس سنوات المدارات 3D) وهلم جرا.

ولكن الغرف ليست كبيرة جدا. كل واحد منهم يمكن أن تحتوي فقط 2 الإلكترونات.

وهناك طريقة مريحة لإظهار المدارات الذرية التي الجزيئات - هو رسم "خلية الكم."

خلية الكم

قد تكون ممثلة المدارات الذرية كمربعات مع الإلكترونات في نفوسهم، وكما هو مبين السهام. في كثير من الأحيان سهام مشيرا صعودا وهبوطا، وتستخدم لإظهار أن هذه الجسيمات تختلف عن بعضها البعض.

ضرورة وجود الإلكترون مختلفة في الذرة هي نتيجة لنظرية الكم. واذا كانت في مدارات مختلفة - هذا شيء طيب، ولكن إذا كانت تقع في واحدة، بينهما ينبغي أن يكون هناك فرق دقيق. نظرية الكم يعطي خصائص الجسيمات، وهو ما يسمى "تدور" - له فقط ويشير إلى اتجاه الأسهم.

الإلكترونات 1S المدارية مع اثنين كما هو مبين مربع مع اثنين من أسهم تشير صعودا وهبوطا، ولكن أيضا يمكن تسجيل أكثر بسرعة مع 1S ^2. تتم قراءة هذه بأنها "واحدة ق اثنين" وليس ك "ق مربع واحد." لا تخلط بين الأرقام في هذه الرموز. فإنه يدل على المستوى الأول للطاقة، والثانية - عدد الجسيمات في المدار.

تهجين

في الكيمياء، والتهجين هو مفهوم الاختلاط المدارات الذرية في جديد هجين قادر على المزاوجة بين الإلكترونات لتكوين روابط كيميائية. يشرح س التهجين الروابط الكيميائية للمركبات مثل الألكاينات. في هذا النموذج، يتم خلط المدارات الذرية من 2S الكربون و2P، وتشكيل اثنين س-المدارات. الأسيتيلين C ₂ H ₂ يتكون من س-س تضافر اثنين من ذرات الكربون لتشكيل-اتصال σ واثنين من السندات π-إضافية.

الكربون الذري المدارات في المشبعة الهيدروكربونات لها نفس س ³ الهجين المدارية، الدمبل على شكل، واحد جزء منها غير ذلك بكثير أكبر من الآخر.

س ² يشبه التهجين السابق وتتشكل عن طريق مزج واحد الصورة واثنين من المدارات. على سبيل المثال، في جزيء الإثيلين تتشكل ثلاث س ² - واحد ف المداري.

المدارات الذرية: ملء مبدأ

تخيل الانتقال من ذرة واحدة إلى أخرى في الجدول الدوري للعناصر الكيميائية، فمن الممكن لتثبيت التركيب الإلكتروني القادم من الذرة عن طريق وضع المزيد من الجسيمات في المدار متاح المقبل.

الإلكترونات، قبل ملء مستويات طاقة أعلى، تشغل أقل، أقرب إلى جوهر. حيث هناك خيار، تمتلئ أنها المدارات بشكل فردي.

مثل هذا الإجراء لملء المعروفة باسم قاعدة هوند ل. فإنه لا ينطبق إلا عندما تكون المدارات الذرية الطاقات متساوية ويساعد أيضا على تقليل التنافر بين الإلكترونات، مما يجعل الذرة أكثر استقرارا.

وتجدر الإشارة إلى أنه في الطاقة الصورة المداري هو دائما أقل بقليل من منطقة في نفس مستوى الطاقة، وبالتالي فإن أول شغل دائما قبل الماضي.

ما هو حقا غريب هو موقف 3D-المدارات. هم في مستوى أعلى من 4S، وبالتالي 4S-المدارات تمتلئ أولا، ثم كل 4P-المدارات 3D- و.

يحدث ارتباك مماثلة، وعلى مستويات أعلى مع عدد كبير من الغرز therebetween. لذلك، على سبيل المثال، 4F الذري المدارات لا يتم شغلها حتى تكون جميع المقاعد مشغولة في 6S.

معرفة الإجراء ملء أمر أساسي لفهم كيفية وصف التركيب الإلكتروني.