Vad är en P-orbital?

En p-orbital är den typ av atomorbital där en elektron är belägen som är belägen i den näst lägsta undernivån av ett elektronskal eller huvudenerginivån i en given atom. Med andra ord representerar p-orbitalerna de andra energisubnivåerna inom varje skal eller huvudenerginivå.

Enligt kvantteorin kan elektronerna i en atom inte placeras någonstans, utan är begränsade till områden i rymden som kallas atomorbitaler. Dessa orbitaler är indelade i olika energinivåer och undernivåer, och p-orbitalerna representerar en av dessa undernivåer. Faktum är att de representerar den andra undernivån i ökande energiordning. Andra typer av atomära orbitaler är s, d och f orbitaler.

Som kommer att ses senare kommer p i p-orbitalen från ordet polär, och syftar på att de olika p-orbitalerna pekar mot de kartesiska koordinataxlarnas motsatta poler.

p orbitala kvanttal

Atomorbitalerna definieras av de tre första kvanttalen som är:

• n – Huvudkvanttal eller energinivå (det kan anta vilket naturligt tal som helst från 1 och framåt, det vill säga 1, 2, 3, …)
• l – Sekundärt kvanttal eller rörelsemängd (kan bara anta värden från 0 till n-1)
• m _l – Magnetiskt kvanttal (kan bara anta heltalsvärden mellan -l och l)

Det som definierar typen av orbital är det sekundära kvanttalet, l eller rörelsemängdstalet. Följande tabell visar värdena på l för de olika typerna av orbitaler

Som man kan se kännetecknas p- orbitalerna av att ha ett rörelsemängd som är lika med 1. Men för varje energinivå kan rörelsemängdsrörelsen bara ta värden från 0 till n-1 . Av denna anledning kan det inte finnas p-orbitaler på n=1-nivån, eftersom l i detta fall bara kan vara noll.

Med några få ord, från nivå 2 och framåt kan vi hitta p-orbitaler, och dessa särskiljs genom att sätta värdet på n före dem (2p, 3p, 4p, etc.)

Formen på p-orbitalen

Atomorbitaler beskriver ett område i rymden där du sannolikt kommer att hitta en elektron som kretsar runt kärnan. Beroende på typen av orbital i fråga kommer nämnda område att ha en speciell form. I fallet med s orbitaler är det till exempel en sfär, men i fallet med p orbitaler är dessa formade som två lober eller tillplattade sfärer med kärnan mellan de två. Du kan föreställa dig en p-orbital som att ta två partyballonger av samma storlek och binda ihop dem i de nedre ändarna.

Även om detta är det vanliga sättet att atomära orbitaler representeras, är det viktigt att förstå att de faktiskt inte har så skarpa gränser som bilden antyder. Faktum är att dessa siffror motsvarar det område där elektronen är mest sannolikt att hittas, men elektronen kan hittas utanför denna region av rymden och fortfarande vara i en p-orbital.

Ett mer realistiskt sätt att se på p-orbitaler är som en täthet av punkter som är mer koncentrerade nära kärnan och längre ifrån varandra när vi rör oss längre bort från den. Detta kan förstås bättre genom att titta på följande figur.

Denna figur ger en mer realistisk bild av vad en p-orbital är. Som man kan se är tätheten av punkterna större i en region som har en liknande form som den som visas i den första figuren, men det finns ingen definierad gräns som omsluter en p-orbital, inte heller någon annan atomomloppsbana, ja låt oss gå.

En nyckelpunkt när det gäller p-orbitaler är att planet som separerar de två loberna är det som kallas ett nodalplan. Detta betyder att det är det enda området i rymden där en p-elektron aldrig kan vara (sannolikheten att hitta en p-elektron i nodplanet är 0).

Orbitalers orientering

Atomorbitaler kan ha olika orientering beroende på deras magnetiska kvantnummer _, ml . Eftersom det finns 3 möjliga värden för magnetiskt moment för p-orbitaler (-1, 0, +1), så finns det 3 olika p-orbitaler som pekar i tre olika riktningar.

Dessa orienteringar sammanfaller med riktningarna för de tre kartesiska koordinataxlarna, x, y och z , så dessa p-orbitaler kallas np _x , np _y respektive np _z (här hänvisar n till energinivån) och visas i följande figur.

Exempel på p-orbitaler

• 4p _x representerar en p-orbital i den fjärde energinivån (n=4) orienterad längs x-axeln.
• 2p _z representerar en p-orbital i den andra energinivån (n=2) orienterad längs z-axeln.
• 3p _y representerar en p-orbital i den tredje energinivån (n=3) orienterad längs y-axeln.

Referenser

Barradas S., Francisco (2016). Orbitaler i kemiutbildning: en analys genom dess grafiska representation. Doktorsavhandling. Hämtad från https://eprints.ucm.es/id/eprint/40501/1/T38136.pdf

Kvanttal (14 januari 2020). Återställd från https://cursoparalaunam.com/los-numeros-cuanticos

Merriam-Webster. (nd). orbital sid. I Merriam-Webster.com ordbok . Hämtad från https://www.merriam-webster.com/dictionary/p%20orbital

Atomorbitaler och elektronkonfiguration. (29 oktober 2020). Hämtad från https://espanol.libretexts.org/@go/page/2310