WikiSysop: Bot: Automatski unos stranica

2021-07-23T11:58:59Z

Bot: Automatski unos stranica

Nova stranica

{{Spajanje|Elektronska ljuska}}
== Atomske orbitale ==
Početkom XX. stoljeća, kada je znanstvenicima struktura [[atom|atoma]] postala jasnija ([[Rutherfordovo raspršenje|Rutherfordov pokus]]), atomi se predstavljaju kao minijaturni [[sunčev sustav|sunčevi sustavi]]: [[elektron|elektroni]] po '''orbitama''' kruže oko masivne [[Atomska jezgra|jezgre]].

[[Bohrov model atoma|Bohrova teorija]] i [[kvantna mehanika]] su dale novi uvid u prirodu atoma. Po kvantnoj mehanici objekti nisu točno lokalizirani na jednom mjestu, već postoji određena gustoća vjerojatnosti nalaženja u određenom prostoru. Tako elektron nije "kuglica" koja se nalazi u blizini jezgre, već se on rasprostire u prostoru oko jezgre. To dovodi do posljedice da elektron ne može zauzeti bilo koju stazu oko jezgre. Zato se te staze ne nazivaju '''orbitama''' nego '''orbitalama'''.

Austrijski fizičar [[Erwin Schrödinger]] je uspio riješiti svoju jednadžbu, primijenjenu na vodikovom atomu, što je kao rezultat dalo jednadžbe orbitala i pripadajuće energije. Orbitala se u [[Schrödingerova jednadžba|Schrödingerovoj jednadžbi]] predstavlja kao [[valna funkcija]]. Opće rješenje Schrödingerove jednadžbe u polarnom koordinatnom sustavu za [[Vodik|vodikov]] atom je:

<math>\Psi\, \left (r, \theta, \phi \right)=R_{n}(r)\Theta_{l, m_l}(\theta)\Phi_{m_l}(\phi)</math>

<math>\Phi_{m_l}(\phi)=\frac{1}{\sqrt{2\pi}}e^{i m_l \phi}</math>

<math>\Theta_{l m_l}(\theta)=P_{m_l}\cos\theta</math>

<math>R_{n l}(r)=\sqrt(\frac{n+1}{2n(n-1)!})L_{n l}(r)\frac{e^{-\rho}}{2n}</math>

<math>E=\frac{m_e e^4}{32 \pi^2 \epsilon_0^2 h^2} \frac{1}{n^2}</math>

Ψ: ukupna valna funkcija

R: radijalna valna funkcija

Θ i Φ: kutne valne funkcije, njihov umnožak su sferni harmonici

Pml: Legendreov polinom

Ln, l(r): Laguerrov polinom

Kao parametri ove jednadžbe javljaju se [[kvantni brojevi]]: n = glavni kvantni broj, l = azimutni kvantni broj ml = magnetski kvantni broj.
Azimutni broj orbitale s kvantnim brojem n može biti: 0 … n-2, n-1, n
Magnetski broj orbitale s glavnim kvantnim brojem n može biti: -n, -n+1, -n+2, ..., 0, ... n-2, n-1, n

'''Orbitale''' s azimutnim brojem l = 0 se označavaju '''s''' (ime potječe od početnog slova naziva spektralne linije ''sharp''). Slično se označavaju i ostale orbitale: '''p''' (principal), '''d''' (diffuse), '''f''' (fundamental), '''h''', '''i''', '''j''', '''k'''...

S obzirom na gore navedena ograničenja u azimutnim i magnetskim kvantnim brojevima, i s obzirom da svaki elektron mora imati različiti kvantni broj, svaka orbitala može imati, tj. primiti određeni broj elektrona:

{|border='1'
|orbitala
|l
|ml
|broj elektrona
|-
|s
|0
|0
|2
|-
|p
|1
|1, 0, -1
|6
|-
|d
|2
|2, 1, 0, -1, -2
|10
|-
|f
|3
|3, 2, 1, 0, -1, -2, -3
|14
|-
|g
|4
|4, 3, 2, 1, 0, -1, -2, -3, -4
|18
|-
|h
|5
|5, 4, 3, 2, 1, 0, -1, -2, -3, -4, -5
|22
|}

S obzirom na ograničenje azimutnih kvantnih brojeva s obzirom na glavne kvantne brojeve, sljedeće orbitale mogu postojati s danim glavnim kvantnim brojem:

{|
|
|-
|1
|s
|-
|2
|s, p
|-
|3
|s, p, d
|-
|4
|s, p, d, f
|-
|5
|s, p, d, f, g
|-
|6
|s, p, d, f, g, h
|-
|7
|s, p, d, f, g, h, i
|}

Svi do sada otkriveni elementi imaju popunjene '''s''', '''p''', '''d''' ili '''f''' orbitale.

== Molekulske orbitale ==

Vezanjem atoma u molekule, iz atomskih nastaju '''molekulske orbitale'''.

Molekulske orbitale koje povećeveju elektronsku gustoću između atoma, doprinose vezivanju atoma (jer smanjuju [[Elektrostatika|elektrostatsko]] odbijanje jezgara), nazivaju se '''vezne orbitale''', za razliku od '''protuveznih orbitala''', koje smanjuju elektronsku gustoću između atoma. '''Nevezne orbitale''' su obično lokalizirane na jednom atomu i ne pridonose stabilnosti molekule. Preklapanjem dvije atomske orbitale nastaje par molekulskih orbitala: jedna vezna i jedna protuvezna. Ako vezna orbitala sadrži više [[Elektron|elektrona]] od protuvezne, molekula će biti stabilna.

Molekulske orbitale se mogu podijeliti po njihovoj simetriji:

'''σ orbitale''' su simetrične s obzirom na internuklearnu os (os koja prolazi kroz jezgre dvaju atoma). σ orbitale mogu nastati preklapanjem bilo kojih atomskih orbitala (s-s, s-p, p-p, s-d...). Gotovo sve jednostruke veze u kemiji su σ orbitale. σ orbitale tvore [[σ veza|σ vezu]].

'''π orbitale''' su antisimetrične s obzirom na 180º rotaciju oko internuklearne osi. π orbitale mogu nastati preklapanjem p i/ili d (i f) orbitala (p-p, p-d, d-d...), ako već postoji σ veza. π orbitale tvore [[π veza|π veze]]. Atomske orbitale koje tvore π orbitale obično imaju manje preklapanje nego σ orbitale, pa su obično slabije od σ orbitala. π veze nastaju kao dodatak σ vezama. Između dva atoma mogu nastati dvije π veze. U molekulama koje sadrže dvostruku vezu, jedna veza u dvostrukoj vezi je
σ veza, a druga je π veza, a u slučaju trostruke veze, atomi su povezani jednom σ vezom i dvjema π vezama.

'''δ orbitale''' su simetrične s obzirom na rotaciju od 180[[stupanj (kut)|°]] oko internuklearne osi, a antisimetrične s obzirom na rotaciju od 90º oko internuklearne osi. δ orbitale mogu naststi preklapanjem d (i/ili f) orbitala. Do sada su otkrivene u samo nekoliko [[kompleksni spojevi|kompleksnih spojeva]] [[molibden]]a i [[volfram]]a. δ veze, koje nastaju od δ orbitala, nastaju pored jedne σ veze i dvije π veze, kao četvrta veza.

==Literatura==
* Ivan Filipović, Stjepan Lipanović: ''Opća i anorganska kemija'', Školska knjiga, Zagreb, 1995.

[[Kategorija:Kvantna mehanika]]
[[Kategorija:Kemija]]

Orbitale - Povijest promjena

WikiSysop: Bot: Automatski unos stranica