Атомна орбіталь

Схематичне зображення деяких електронних та молекулярних орбіталей

А́томною орбіта́ллю у квантовій механіці й хімії називають базисну хвильову функцію електрона в атомі.

Електронні орбіталі класифікують за орбітальними квантовими числами.

• l =0. Такі орбіталі називаються s-орбіталями. Вони сферично симетричні.

$\psi = f(r) Y_{0,0}(\theta, \varphi) = f(r)$,

де $Y_{l,m}$ — відповідні сферичні гармоніки, а f(r) — радіальна хвильова функція, яка залежить від інших квантових чисел і яка розраховується при розв'язанні стаціонарного рівняння Шредінгера.

• l = 1. Такі орбіталі називаються p-орбіталями й мають витягнутий гантелеподібний вигляд. Існує три (2l+1) p-орбіталі, направлені вздовж трьох осей координат. Їх позначають $p_x \,$, $p_y \,$, $p_z \,$. Три p-орбіталі відрізняються магнітним квантовим числом m.

$\psi_{1,m} = f(r) Y_{1,m}(\theta, \varphi), \qquad m = -1, 0, 1$;

• l = 2. Такі орбіталі називаються d-орбіталями. Існує п'ять d-орбіталей, які позначаються $d_{z^2}$, $d_{x^2 -y^2}$, $d_{xy} \,$, $d_{xz} \,$, $d_{yz}\,$.

• l = 3 відповідає семи f-орбіталям.

• l = 4 відповідає дев'яти g-орбіталям.

Гібридизація орбіталей

Згідно з принципом суперпозиції, якщо для електрона існує кілька різних станів, то для нього існує також можливість перебувати у всіх цих станах водночас. Електронні орбіталі складають базис у гільбертовому просторі хвильових функцій. У випадку, коли атом вступає в хімічні зв'язки, одночастинкова хвильова функція електрона в загальному випадку є суперпозицією орбіталей, утворюючи так звану молекулярну орбіталь. Це явище називають гібридизацією атомних орбіталей.

В органічній хімії велику роль відіграє гібридизація s і p-орбіталей атома вуглецю. В залежності від кількості та виду зв'язків, які утворює атом розрізняють sp³-гібридизацію (характерну для об'ємної структури алмазу), sp²-гібридизацію (характерну для плоскої структури графіту), sp¹-гібридизацію (характерну для лінійної структури насичених полімерів).

Див. також

• Електронна конфігурація
• Електронні терми атомів
• Молекулярна орбіталь

Джерела

• Білий М. У., Охріменко Б. А. Атомна фізика. — К.: Знання, 2009. — 559 с.
• Федорченко А. М. Квантова механіка, термодинаміка і статистична фізика // Теоретична фізика. — К.: Вища школа, 1993. — Т. 2. — 415 с.
• Юхновський І. Р. Основи квантової механіки. — К.: Либідь, 2002. — 392 с.

Це незавершена стаття з фізики. Ви можете допомогти проекту, виправивши або дописавши її.