P軌道とは？

p軌道は 、電子殻の2番目に低いサブレベルまたは特定の原子の主エネルギー準位にある電子が位置する原子軌道のタイプです。言い換えれば、p 軌道は、各シェルまたは主エネルギー準位内の 2 番目のエネルギー準準位を表します。

量子論によれば、原子内の電子はどこにも配置できず、原子軌道と呼ばれる空間領域に限定されます。これらの軌道は異なるエネルギー準位とサブ準位に分けられ、p 軌道はこれらのサブ準位の 1 つを表します。実際、それらはエネルギーの昇順で 2 番目のサブレベルを表します。他のタイプの原子軌道は、s、d、および f 軌道です。

後でわかるように、p 軌道の p は極という言葉に由来し、異なる p 軌道がデカルト座標軸の反対の極を指しているという事実を指します。

p 軌道量子数

原子軌道は、次の最初の 3 つの量子数によって定義されます。

• n – 主量子数またはエネルギー準位 (1 以降の任意の自然数、つまり 1、2、3、… を想定できます)
• l – 二次量子数または角運動量 (0 から n-1 までの値のみを想定できます)
• m _l – 磁気量子数 (–l と l の間の整数値のみを想定できます)

軌道の種類を定義するのは、二次量子数l、または角運動量数です。次の表は、さまざまな種類の軌道のlの値を示しています。

ご覧のとおり、p軌道は 1 に等しい角運動量を持つことによって特徴付けられます。ただし、各エネルギー レベルでは、角運動量は 0 からn-1の範囲の値しか取りません。このため、n=1 レベルでは p 軌道は存在できません。この場合、lはゼロにしかならないからです。

簡単に言えば、レベル 2 以降から p 軌道を見つけることができ、これらは n の値を前に置くことによって区別されます (2p、3p、4p など)。

p軌道の形状

原子軌道は、原子核の周りを回転する電子を見つける可能性が高い空間領域を表します。問題の軌道のタイプに応じて、その領域は特定の形状になります。たとえば、s軌道の場合は球ですが、p軌道の場合は、2つのローブまたは2つの核の間に核がある平らな球のような形をしています. p 軌道は、同じサイズの 2 つのパーティ バルーンを取り、それらを下端で結び付けるものと想像できます。

これは原子軌道を表す一般的な方法ですが、実際には画像が示すほど明確な境界を持っていないことを理解することが重要です。実際、これらの数字は、電子が見つかる可能性が最も高い領域に対応していますが、電子はこの空間領域の外にあり、p 軌道にとどまっている可能性があります。

p軌道を見るより現実的な方法は、核の近くに集中し、核から離れるにつれてさらに離れた点の密度として見ることです. これは、次の図を見るとよく理解できます。

この図は、p 軌道とは何かをより現実的に示しています。ご覧のとおり、最初の図に示されているものと同様の形状を持つ領域で点の密度が大きくなっていますが、p 軌道や他の原子軌道を囲む定義された境界はありません。

p 軌道に関する重要なポイントは、2 つのローブを分離する平面が節平面として知られていることです。これは、p電子が絶対に存在できない空間の唯一の領域であることを意味します（ノード平面でp電子を見つける確率は0です）。

p軌道の向き

_{原子軌道は、}磁気量子数mlに応じて異なる向きを持つことができます。p軌道（-1、0、+1）の磁気モーメントには3つの可能な値があるため、3つの異なる方向を指す3つの異なるp軌道があります。

これらの方向は、3 つのデカルト座標軸x、y、およびz の方向と一致するため、これらの p 軌道はそれぞれnp _x、np _y 、およびnp _zと呼ばれます(ここで、n はエネルギー準位を指します)。次の図で。

p軌道の例

• 4p _{x は}、x 軸に沿って配向された第 4 エネルギー準位 (n=4) の p 軌道を表します。
• 2p _{z は、} z 軸に沿って配向された 2 番目のエネルギー準位 (n=2) の p 軌道を表します。
• 3p _{y は} 、y 軸に沿って配向された第 3 エネルギー準位 (n=3) の p 軌道を表します。

参考文献

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