Co to jest orbital P?

Orbital p to rodzaj orbitalu atomowego, w którym znajduje się elektron, który znajduje się na drugim najniższym podpoziomie powłoki elektronowej lub głównym poziomie energii w danym atomie. Innymi słowy, orbitale p reprezentują drugie podpoziomy energii w obrębie każdej powłoki lub głównego poziomu energii.

Zgodnie z teorią kwantową elektrony w atomie nie mogą znajdować się w dowolnym miejscu, ale są ograniczone do obszarów przestrzeni zwanych orbitalami atomowymi. Te orbitale są podzielone na różne poziomy energetyczne i podpoziomy, a orbitale p reprezentują jeden z tych podpoziomów. W rzeczywistości reprezentują one drugi podpoziom w rosnącym porządku energii. Inne typy orbitali atomowych to orbitale s, d i f.

Jak zobaczymy później, orbital p w p pochodzi od słowa polarny i odnosi się do faktu, że różne orbitale p wskazują na przeciwne bieguny osi współrzędnych kartezjańskich.

orbitalne liczby kwantowe p

Orbitale atomowe są określone przez pierwsze trzy liczby kwantowe, którymi są:

• n – główna liczba kwantowa lub poziom energetyczny (może przyjmować dowolną liczbę naturalną począwszy od 1, czyli 1, 2, 3, …)
• l – Wtórna liczba kwantowa lub moment pędu (może przyjmować tylko wartości od 0 do n-1)
• m _l – magnetyczna liczba kwantowa (może przyjmować tylko wartości całkowite z przedziału –l i l)

To, co definiuje typ orbitalu, to drugorzędna liczba kwantowa l, czyli liczba momentu pędu. Poniższa tabela pokazuje wartości l dla różnych typów orbitali

Jak widać, orbitale p charakteryzują się momentem pędu równym 1. Ale dla każdego poziomu energii moment pędu może przyjmować tylko wartości z zakresu od 0 do n-1 . Z tego powodu na poziomie n=1 nie może być orbitali p, ponieważ w tym przypadku l może wynosić tylko zero.

W kilku słowach, od poziomu 2 wzwyż możemy znaleźć orbitale p, które są rozróżniane przez umieszczenie przed nimi wartości n (2p, 3p, 4p itd.)

Kształt orbitalu p

Orbitale atomowe opisują obszar w przestrzeni, w którym prawdopodobnie znajdziesz elektron krążący wokół jądra. W zależności od rodzaju danego orbitalu, wspomniany region będzie miał określony kształt. Na przykład w przypadku orbitali s jest to kula, ale w przypadku orbitali p mają one kształt dwóch płatów lub spłaszczonych kul z jądrem między nimi. Możesz sobie wyobrazić orbital p jako branie dwóch balonów imprezowych tego samego rozmiaru i wiązanie ich ze sobą na dolnych końcach.

Chociaż jest to powszechny sposób przedstawiania orbitali atomowych, ważne jest, aby zrozumieć, że w rzeczywistości nie mają one tak ostrych granic, jak sugeruje to obraz. W rzeczywistości liczby te odpowiadają obszarowi, w którym elektron najprawdopodobniej zostanie znaleziony, ale elektron można znaleźć poza tym obszarem przestrzeni i nadal znajdować się na orbicie p.

Bardziej realistycznym sposobem patrzenia na orbitale p jest gęstość punktów, które są bardziej skoncentrowane w pobliżu jądra i dalej od siebie w miarę oddalania się od niego. Można to lepiej zrozumieć, patrząc na poniższy rysunek.

Ta liczba daje bardziej realistyczny obraz tego, czym jest orbital p. Jak widać, gęstość punktów jest większa w obszarze, który ma kształt podobny do pokazanego na pierwszym rysunku, ale nie ma określonej granicy, która otaczałaby orbital p, ani żaden inny orbital atomowy, tak, chodźmy.

Kluczową kwestią dotyczącą orbitali p jest to, że płaszczyzna oddzielająca dwa płaty jest tak zwana płaszczyzną węzłową. Oznacza to, że jest to jedyny obszar przestrzeni, w którym elektron p nigdy nie może się znaleźć (prawdopodobieństwo znalezienia elektronu p w płaszczyźnie węzłowej wynosi 0).

Orientacja orbitali p

Orbitale atomowe mogą mieć różne orientacje w zależności od ich magnetycznej liczby kwantowej _, ml . Ponieważ są 3 możliwe wartości momentu magnetycznego dla orbitali p (-1, 0, +1), to są 3 różne orbitale p skierowane w trzech różnych kierunkach.

Te orientacje pokrywają się z kierunkami trzech osi współrzędnych kartezjańskich, x, y i z , więc te orbitale p nazywane są odpowiednio np _x , np _y i np _z (tutaj n odnosi się do poziomu energii) i są pokazane na poniższym rysunku.

Przykłady orbitali p

• 4p _x reprezentuje orbital p na czwartym poziomie energii (n=4) zorientowanym wzdłuż osi x.
• 2p _z reprezentuje orbital p na drugim poziomie energii (n=2) zorientowanym wzdłuż osi z.
• 3p _y reprezentuje orbital p na trzecim poziomie energii (n=3) zorientowany wzdłuż osi y.

Bibliografia

Barradas S., Francisco (2016). Orbitale w nauczaniu chemii: analiza poprzez jej graficzną reprezentację. Praca doktorska. Pobrane z https://eprints.ucm.es/id/eprint/40501/1/T38136.pdf

Liczby kwantowe (14 stycznia 2020). Odzyskane z https://cursoparalaunam.com/los-numeros-cuanticos

Merriam-Webster. (nd). orbitalny str. W słowniku Merriam-Webster.com . Pobrane z https://www.merriam-webster.com/dictionary/p%20orbital

Orbitale atomowe i konfiguracja elektronowa. (29 października 2020). Pobrane z https://espanol.libretexts.org/@go/page/2310