Tabla de Contenidos
Khi một hành tinh chuyển động quanh mặt trời, đường đi chính xác của nó, được gọi là quỹ đạo, có thể được vạch ra. Một cách nhìn rất đơn giản về nguyên tử trông cũng tương tự như vậy, với các electron quay quanh hạt nhân. Tuy nhiên, sự thật lại khác. Các electron thực sự sống trong các vùng không gian gọi là quỹ đạo. Quỹ đạo và quỹ đạo là những từ tương tự nhau, nhưng khái niệm của chúng rất khác nhau và không nên nhầm lẫn.
mô hình Bohr
Trong vật lý nguyên tử, mô hình Bohr mô tả một nguyên tử là một hạt nhân nhỏ, tích điện dương được bao quanh bởi các electron. Những electron này chuyển động theo những quỹ đạo tròn xung quanh hạt nhân; nó là một cấu trúc tương tự như cấu trúc của hệ mặt trời, ngoại trừ lực tĩnh điện chứ không phải lực hấp dẫn gây ra lực hút.
Mặc dù hữu ích để giải thích khả năng phản ứng và liên kết hóa học của một số nguyên tố, nhưng mô hình nguyên tử của Bohr không phản ánh chính xác cách các electron phân bố trong không gian xung quanh hạt nhân. Điều này là do các nguyên tử không quay quanh hạt nhân giống như Trái đất quay quanh Mặt trời, mà thay vào đó là quỹ đạo của các electron. Những hình dạng tương đối phức tạp này là do thực tế là các electron không chỉ hành xử giống như hạt, mà còn giống như sóng. Các phương trình toán học của cơ học lượng tử, được gọi là hàm sóng, có thể dự đoán, với một mức xác suất nhất định, vị trí của một electron tại bất kỳ thời điểm nào. Do đó, khu vực mà một electron có nhiều khả năng nhất được gọi là quỹ đạo của nó.
quỹ đạo nguyên tử
Các quỹ đạo nguyên tử có hình dạng khác nhau nhưng chúng đều tập trung vào hạt nhân nguyên tử. Các quỹ đạo phổ biến nhất trong hóa học lượng tử cơ bản là các quỹ đạo tương ứng với các phân lớp s, p và d. Tuy nhiên, quỹ đạo f cũng được tìm thấy ở trạng thái cơ bản của các nguyên tử nặng hơn. Thứ tự mà các electron lấp đầy các quỹ đạo nguyên tử và hình dạng của các quỹ đạo là những yếu tố quan trọng để hiểu hành vi hóa học của các nguyên tử và phản ứng của chúng.
lớp vỏ điện tử đầu tiên
Quỹ đạo gần hạt nhân nhất, được gọi là quỹ đạo 1s, có thể chứa tối đa hai electron. Nó được gọi là quỹ đạo 1s vì nó có dạng hình cầu xung quanh hạt nhân. Quỹ đạo 1s luôn được lấp đầy trước bất kỳ quỹ đạo nào khác.
Ví dụ, hydro có một điện tử. Do đó, chỉ có một điểm trong quỹ đạo 1s bị chiếm giữ. Điểm này được chỉ định là 1s1, trong đó chỉ số trên 1 đề cập đến electron trong quỹ đạo 1s. Mặt khác, helium có hai electron, vì vậy nó có thể lấp đầy hoàn toàn quỹ đạo 1s bằng hai electron của nó. Đây được gọi là 1s2, đề cập đến hai electron trong helium trong quỹ đạo 1s.
Trên bảng tuần hoàn, hydro và helium là hai nguyên tố duy nhất ở hàng đầu tiên (chu kỳ), bởi vì chúng là những nguyên tố duy nhất chỉ có các electron trong lớp vỏ đầu tiên của chúng, quỹ đạo 1s.
lớp vỏ điện tử thứ hai
Lớp vỏ điện tử thứ hai có thể chứa tám điện tử. Lớp vỏ này chứa một obitan s hình cầu khác và ba obitan p hình chuông, mỗi obitan có thể chứa hai electron. Sau khi quỹ đạo 1s được lấp đầy, lớp vỏ electron thứ hai được lấp đầy, đầu tiên lấp đầy quỹ đạo 2s của nó và sau đó là ba quỹ đạo p của nó. Việc lấp đầy các quỹ đạo p, mỗi quỹ đạo chiếm một điện tử; khi mỗi quỹ đạo p có một electron, một giây có thể được thêm vào.
Để minh họa, chúng ta có thể sử dụng liti (Li), chứa ba electron chiếm lớp vỏ thứ nhất và thứ hai. Hai electron lấp đầy quỹ đạo 1s và electron thứ ba lấp đầy quỹ đạo 2s. Do đó, cấu hình điện tử của lithium là 1s22s1.
Về phần mình, Neon (Ne) có tổng cộng mười electron: hai ở quỹ đạo 1s trong cùng và tám ở lớp vỏ thứ hai của nó (hai ở quỹ đạo 2s và ba ở quỹ đạo p). Do đó, nó là một loại khí trơ và ổn định về mặt năng lượng, đó là lý do tại sao nó hiếm khi hình thành liên kết hóa học với các nguyên tử khác.
lớp vỏ điện tử thứ ba
Các nguyên tố lớn hơn có thêm quỹ đạo, tạo nên lớp vỏ electron thứ ba. Các sợi con d và f có hình dạng phức tạp hơn và chứa năm và bảy obitan tương ứng. Lớp vỏ chính 3n có s lớp vỏ con, pyd có thể chứa 18 electron. Lớp vỏ chính 4n có các quỹ đạo s, p, d và f và có thể chứa 32 electron.
Khi chúng ta di chuyển xa hơn từ hạt nhân, số lượng electron và quỹ đạo có trong các mức năng lượng tăng lên. Khi di chuyển từ nguyên tử này sang nguyên tử khác trong bảng tuần hoàn, cấu trúc điện tử có thể được xây dựng bằng cách đặt thêm một điện tử vào quỹ đạo có sẵn tiếp theo.
Tính chất của electron trong quỹ đạo
Các electron thể hiện lưỡng tính sóng-hạt, có nghĩa là chúng thể hiện một số tính chất của hạt và một số đặc điểm của sóng. Trong số các tính chất của các hạt, chẳng hạn, một electron chỉ có điện tích -1 và chuyển động của các electron theo các quỹ đạo.
Hơn nữa, các electron không quay quanh hạt nhân như Trái đất quay quanh Mặt trời mà quỹ đạo là một sóng dừng, với các mức năng lượng giống như sóng hài trên một sợi dây dao động. Mức năng lượng thấp hơn của electron giống như tần số cơ bản của một sợi dây dao động, trong khi mức năng lượng cao hơn giống như sóng hài. Cuối cùng, vùng có thể chứa một electron giống như một đám mây hoặc bầu khí quyển, ngoại trừ khi xác suất vẽ một hình cầu, điều này chỉ áp dụng khi một nguyên tử chỉ có một electron.
nguồn
- Barradas, F. (2016). Các quỹ đạo trong giáo dục hóa học : một phân tích thông qua biểu diễn đồ họa của nó .
- Chúa Giêsu, E. (2003). Quỹ đạo và trái phiếu hóa học .
