Ce este un orbital P?

Un orbital p este tipul de orbital atomic în care se află un electron care este situat în al doilea cel mai de jos subnivel al unui înveliș de electroni sau al nivelului principal de energie dintr-un atom dat. Cu alte cuvinte, orbitalii p reprezintă al doilea subnivel de energie din fiecare înveliș sau nivel de energie principal.

Conform teoriei cuantice, electronii dintr-un atom nu pot fi localizați nicăieri, ci sunt limitați în regiuni ale spațiului numite orbitali atomici. Acești orbitali sunt împărțiți în diferite niveluri și subniveluri de energie, iar orbitalii p reprezintă unul dintre aceste subniveluri. De fapt, ele reprezintă al doilea subnivel în ordinea crescătoare a energiei. Alte tipuri de orbitali atomici sunt orbitalii s, d și f.

După cum se va vedea mai târziu, p în orbital p provine de la cuvântul polar și se referă la faptul că diferiții orbitali p îndreptează către polii opuși ai axelor de coordonate carteziene.

p numere cuantice orbitale

Orbitalii atomici sunt definiți de primele trei numere cuantice care sunt:

• n – Număr cuantic principal sau nivel de energie (se poate presupune orice număr natural de la 1 în sus, adică 1, 2, 3, …)
• l – Număr cuantic secundar sau moment unghiular (poate presupune doar valori de la 0 la n-1)
• m _l – Număr cuantic magnetic (poate presupune doar valori întregi între –l și l)

Ceea ce definește tipul de orbital este numărul cuantic secundar, l sau numărul momentului unghiular. Următorul tabel prezintă valorile lui l pentru diferitele tipuri de orbitali

După cum se poate observa, orbitalii p se caracterizează prin faptul că au un moment unghiular egal cu 1. Dar, pentru fiecare nivel de energie, momentul unghiular poate lua doar valori cuprinse între 0 și n-1 . Din acest motiv, la nivelul n=1 nu pot exista orbitali p, deoarece, în acest caz, l poate fi doar zero.

În câteva cuvinte, de la nivelul 2 încoace găsim p orbitali, iar aceștia se diferențiază punând înaintea lor valoarea lui n (2p, 3p, 4p etc.)

Forma orbitalului p

Orbitii atomici descriu o regiune din spațiu în care este probabil să găsiți un electron care se rotește în jurul nucleului. În funcție de tipul de orbital în cauză, regiunea respectivă va avea o formă specială. În cazul orbitalilor s, de exemplu, este o sferă, dar în cazul orbitalilor p, aceștia au forma a doi lobi sau sfere aplatizate cu nucleul între cei doi. Vă puteți imagina un orbital p care ia două baloane de petrecere de aceeași dimensiune și leagă împreună la capetele de jos.

Deși acesta este modul în care sunt reprezentați obișnuiți orbitalii atomici, este important să înțelegem că aceștia nu au granițe atât de clare pe cât sugerează imaginea. De fapt, aceste cifre corespund zonei în care electronul este cel mai probabil să fie găsit, dar electronul poate fi găsit în afara acestei regiuni a spațiului și încă se află într-un orbital p.

Un mod mai realist de a privi orbitalii p este ca o densitate de puncte care sunt mai concentrate în apropierea nucleului și mai depărtate pe măsură ce ne îndepărtăm de acesta. Acest lucru poate fi înțeles mai bine analizând următoarea figură.

Această cifră oferă o imagine mai realistă a ceea ce este un orbital p. După cum se poate observa, densitatea punctelor este mai mare într-o regiune care are o formă asemănătoare cu cea prezentată în prima figură, dar nu există o limită definită care să înglobeze un orbital p, nici vreun alt orbital atomic, da, să mergem.

Un punct cheie în ceea ce privește orbitalii p este că planul care separă cei doi lobi este ceea ce este cunoscut sub numele de plan nodal. Aceasta înseamnă că este singura regiune a spațiului în care un electron p nu poate fi niciodată (probabilitatea de a găsi un electron p în planul nodal este 0).

Orientarea orbitalilor p

Orbitalii atomici pot avea orientări diferite în funcție de numărul lor cuantic magnetic _, ml . Deoarece există 3 valori posibile ale momentului magnetic pentru orbitalii p (-1, 0, +1), atunci există 3 orbitali p diferiți îndreptați în trei direcții diferite.

Aceste orientări coincid cu direcțiile celor trei axe de coordonate carteziene, x, y și z , astfel încât acești orbitali p se numesc np _x , np _y , respectiv np _z (aici n se referă la nivelul de energie) și sunt prezentate. în figura următoare.

Exemple de orbitali p

• 4p _x reprezintă un orbital p în al patrulea nivel de energie (n=4) orientat de-a lungul axei x.
• 2p _z reprezintă un orbital p în al doilea nivel de energie (n=2) orientat de-a lungul axei z.
• 3p _y reprezintă un orbital p în al treilea nivel de energie (n=3) orientat de-a lungul axei y.

Referințe

Barradas S., Francisco (2016). Orbitali în învățământul de chimie: o analiză prin reprezentarea sa grafică. Teză de doctorat. Preluat de la https://eprints.ucm.es/id/eprint/40501/1/T38136.pdf

Numerele cuantice (14 ianuarie 2020). Recuperat de pe https://cursoparalaunam.com/los-numeros-cuanticos

Merriam-Webster. (nd). orbital p. În dicționarul Merriam-Webster.com . Preluat de la https://www.merriam-webster.com/dictionary/p%20orbital

Orbitali atomici și configurație electronică. (29 octombrie 2020). Preluat de la https://espanol.libretexts.org/@go/page/2310