İçerik
Atomlar, hafif elektronlarla çevrili ağır bir çekirdekten oluşur. Elektronların davranışı kuantum mekaniğinin kurallarına tabidir. Bu kurallar elektronların yörünge denilen belirli bölgeleri işgal etmesine izin verir. Atomların etkileşimleri neredeyse yalnızca en dıştaki elektronları yoluyladır, bu nedenle bu orbitallerin şekli çok önemlidir. Örneğin, atomlar yan yana getirildiğinde, en dıştaki orbitalleri üst üste binerse, güçlü bir kimyasal bağ oluşturabilirler; Bu nedenle, yörüngelerin şeklini bilmek, atomik etkileşimleri anlamak için önemlidir.
Kuantum Sayıları ve Yörüngeler
Fizikçiler, bir atomdaki elektronların özelliklerini tanımlamak için stenografi kullanmayı uygun bulmuşlardır. Steno kuantum sayıları cinsindendir; bu sayılar kesirler değil yalnızca tam sayılar olabilir. Ana kuantum sayısı, n, elektronun enerjisi ile ilgilidir; o zaman orbital kuantum sayısı, l ve açısal momentum kuantum sayısı, m. Başka kuantum sayıları da var ama bunlar doğrudan orbitallerin şekli ile ilgili değil. Yörüngeler çekirdeğin etrafındaki yollar olma anlamında yörüngeler değildir; bunun yerine, elektronun bulunmasının muhtemel olduğu konumları temsil eder.
S Orbitaller
N'nin her değeri için, hem l hem de m'nin sıfıra eşit olduğu bir yörünge vardır. Bu yörüngeler kürelerdir. N'nin değeri ne kadar yüksekse, küre o kadar büyük - yani elektronun çekirdekten daha uzakta bulunması o kadar muhtemeldir. Küreler boyunca eşit derecede yoğun değildir; daha çok iç içe geçmiş kabukları gibiler. Tarihsel nedenlerden dolayı buna s orbital denir. Kuantum mekaniğinin kuralları nedeniyle, n = 1 olan en düşük enerjili elektronların hem l hem de m'ye eşit olması gerekir, bu nedenle n = 1 için var olan tek yörünge s orbitaldir. S yörüngesi, n'nin diğer her değeri için de mevcuttur.
P Orbitaller
N, birden büyük olduğunda, daha fazla olasılık açılır. Orbital kuantum sayısı L, n-1'e kadar herhangi bir değere sahip olabilir. L, 1'e eşit olduğunda, orbital, p orbital olarak adlandırılır. P orbitalleri bir çeşit halter gibi gözüküyor. Her l için m, bir adımda pozitifden negatif l'ye gider. Böylece, n = 2, l = 1 için, m 1, 0 veya -1'e eşit olabilir. Bu, p orbitalin üç versiyonu olduğu anlamına gelir: biri dumbbell yukarı ve aşağı, diğeri dumbbell soldan sağa, diğeri ise dumbbell diğerlerine dik açılarda. P orbitalleri, birden büyük olan bütün asal kuantum sayıları için mevcuttur, ancak n yükseldikçe ek bir yapıya sahiptirler.
D Orbitaller
N = 3 olduğunda l, 2'ye eşit olabilir ve l = 2 olduğunda, m, 2, 1, 0, -1 ve -2'ye eşit olabilir. L = 2 orbitalleri d orbitalleri olarak adlandırılır ve m'nin farklı değerlerine karşılık gelen beş farklı olanlar vardır. N = 3, l = 2, m = 0 yörünge de bir dambıl gibi görünür, fakat ortada bir halka bulunur. Diğer dört yörünge kare bir şekilde istiflenmiş dört yumurta gibi görünür. Farklı versiyonlarda sadece yumurtalar farklı yönlere işaret eder.
F Orbitaller
N = 4, l = 3 yörüngelerine f yörüngeler denir ve tanımlamaları zordur. Birden çok karmaşık özelliklere sahiptirler. Örneğin, n = 4, l = 3, m = 0; m = 1; ve m = -1 orbitalleri tekrar dambıl şeklindedir, fakat şimdi halterin uçları arasında iki donut bulunur. Diğer m değerleri, tüm düğümleri merkezde birbirine bağlıyken, sekiz balon demeti gibi görünür.
Görselleştirmeler
Elektron yörüngelerini düzenleyen matematik oldukça karmaşıktır, ancak farklı yörüngelerin grafiksel gerçekleşmelerini sağlayan birçok çevrimiçi kaynak vardır. Bu araçlar, elektronların atom etrafındaki davranışlarını görselleştirmede çok faydalıdır.