Kimyada orbital nedir?

Bir gezegen güneşin etrafında hareket ederken, yörünge adı verilen kesin yolu izlenebilir. Atomun oldukça basitleştirilmiş bir görünümü, çekirdeğin yörüngesinde dönen elektronlarla benzer görünüyor. Ancak gerçek farklıdır. Elektronlar aslında yörünge adı verilen uzay bölgelerinde yaşarlar. Yörüngeler ve yörüngeler birbirine benzeyen ancak kavramları çok farklı olan ve karıştırılmaması gereken kelimelerdir.

Bohr’un modeli

Atom fiziğinde Bohr modeli, bir atomu elektronlarla çevrili küçük, pozitif yüklü bir çekirdek olarak tanımlar. Bu elektronlar çekirdeğin etrafındaki dairesel yörüngelerde hareket eder; çekimi uygulayan yerçekimi değil elektrostatik kuvvetler olması dışında güneş sistemininkine benzer bir yapıdır .

Bazı elementlerin reaktivitesini ve kimyasal bağlarını açıklamak için yararlı olsa da, Bohr’un atom modeli, elektronların çekirdeğin etrafındaki boşlukta nasıl dağıldığını doğru bir şekilde yansıtmaz. Bunun nedeni, atomların Dünya’nın Güneş etrafında dönmesi gibi çekirdeğin etrafında dönmemesi, bunun yerine elektronların yörüngelerinde olmalarıdır. Bu nispeten karmaşık şekiller, elektronların sadece parçacıklar gibi değil aynı zamanda dalgalar gibi davranmasından kaynaklanmaktadır. Dalga fonksiyonları olarak bilinen kuantum mekaniğinin matematiksel denklemleri, bir elektronun herhangi bir zamanda nerede olabileceğini belirli bir olasılıkla tahmin edebilir. Bu nedenle, bir elektronun bulunma olasılığının en yüksek olduğu alana yörüngesi denir.

atomik orbitaller

Atomik orbitallerin farklı şekilleri vardır, ancak hepsi atom çekirdeğinin merkezindedir. Temel kuantum kimyasındaki en yaygın orbitaller, s, p ve d alt kabuklarına karşılık gelen orbitallerdir. Bununla birlikte, f orbitalleri daha ağır atomların temel hallerinde de bulunur. Elektronların atomik orbitalleri doldurma sırası ve orbitallerin şekli, atomların kimyasal davranışlarını ve reaksiyonlarını anlamada çok önemli faktörlerdir.

ilk elektron kabuğu

Çekirdeğe en yakın yörünge, 1s yörüngesi olarak adlandırılır ve iki elektron tutabilir. Çekirdeğin etrafında küresel olduğu için 1s yörüngesi olarak adlandırılır. 1s yörüngesi her zaman başka bir yörüngeden önce doldurulur.

Örneğin hidrojenin bir elektronu vardır. Bu nedenle, 1s yörüngesinde yalnızca bir nokta işgal edilmiştir. Bu nokta 1s1 olarak belirtilir, burada üst simge 1, 1s yörüngesindeki elektronu ifade eder. Helyum ise iki elektrona sahiptir, bu nedenle iki elektronu ile 1s yörüngesini tamamen doldurabilir. Bu, 1s yörüngesindeki helyumdaki iki elektrona atıfta bulunarak 1s2 olarak adlandırılır.

Periyodik tabloda, hidrojen ve helyum ilk sıradaki (periyotta) sadece iki elementtir, çünkü sadece ilk kabukları olan 1s orbitalinde elektronları olan elementlerdir.

ikinci elektron kabuğu

İkinci elektron kabuğu sekiz elektron içerebilir. Bu kabuk, her biri iki elektron tutabilen başka bir küresel s orbitalini ve üç çan şeklindeki p orbitalini içerir. 1s orbital dolduğunda, ikinci elektron kabuğu doldurulur ve önce 2s orbitalini ve ardından üç p orbitalini doldurur. p orbitallerinin doldurulması her biri tek bir elektron alır; her p orbitalinde bir elektron olduğunda, bir saniye eklenebilir.

Örnek olarak, birinci ve ikinci kabukları işgal eden üç elektron içeren lityum (Li) kullanabiliriz. İki elektron 1s orbitalini doldurur ve üçüncü elektron 2s orbitalini doldurur. Böylece, lityumun elektronik konfigürasyonu 1s22s1’dir.

Neon (Ne), kendi adına toplam on elektrona sahiptir: ikisi en içteki 1s yörüngesinde ve sekizi ikinci kabuğunu doldurur (ikisi 2s yörüngesinde ve üçü p yörüngesinde). Bu nedenle inert ve enerjik olarak kararlı bir gazdır, bu nedenle diğer atomlarla nadiren kimyasal bir bağ oluşturur.

üçüncü elektron kabuğu

Daha büyük elementler, üçüncü elektron kabuğunu oluşturan ekstra yörüngelere sahiptir. d ve f alt kolları daha karmaşık şekillere sahiptir ve sırasıyla beş ve yedi yörünge içerir. 3n ana kabuğun s alt kabuğu vardır, pyd 18 elektron tutabilir. 4n ana kabuğu s, p, d ve f orbitallerine sahiptir ve 32 elektron tutabilir.

Çekirdekten uzaklaştıkça, enerji seviyelerinde bulunan elektronların ve orbitallerin sayısı artar. Periyodik tabloda bir atomdan diğerine geçerken, elektronik yapı, bir sonraki uygun yörüngeye bir elektron daha yerleştirilerek oluşturulabilir.

Orbitallerdeki elektronların özellikleri

Elektronlar dalga-parçacık ikiliği gösterirler, bu da onların bazı özelliklerini parçacıkların ve bazı özelliklerini dalgaların sergiledikleri anlamına gelir. Parçacıkların özellikleri arasında, örneğin, bir elektronun sadece -1 elektrik yüküne sahip olması ve elektronların yörüngelerde hareket etmesi yer alır.

Dahası, elektronlar çekirdeğin etrafında Dünya’nın Güneş’in etrafında döndüğü gibi dönmezler Yörünge, titreşen bir ipteki harmonikler gibi enerji seviyelerine sahip duran bir dalgadır. Bir elektronun düşük enerji seviyesi titreşen bir telin temel frekansı gibidir, daha yüksek enerji seviyeleri ise harmonikler gibidir. Son olarak, bir elektronu içerebilen bölge, olasılığın bir küre çizmesi dışında, yalnızca bir atomun yalnızca bir elektronu olduğunda geçerli olan bir bulut veya atmosfer gibidir.

kaynaklar

• Barradas, F. (2016). Kimya eğitiminde orbitaller : grafik gösterimi aracılığıyla bir analiz .
• De İsa, E. (2003). Orbitaller ve Kimyasal Bağlar .