Diferenzas entre revisións de «Orbital atómico»

Arranxos varios
m
(Arranxos varios)
{{ligazóns internas}}
[[Ficheiro:Electron orbitals.svg|250px|right]]
No modelo atómico xurdido trala aplicación da [[Mecánica Cuántica]] ao átomo de [[Bohr]], e en xeral en química, denomínase '''orbital atómico''' a cada un dos estados estacionarios da función de onda dun electrón nun átomo (funcións propias do Hamiltoniano (H) na ecuación de [[Schrödinger]] HΨ = EΨ ; Ψ a función de onda). Non representan a posición concreta dun electrón no espazo, que non pode coñecérense dada a súa natureza mecanocuántica, senón que presentan unha rexión do espazo en torno ao núcleo atómico na que a probabilidade de atopar ao electrón é elevada (polo que en ocasións ao orbital se chámalle Rexión espazo enerxética de manifestación probabilística electrónica ou REEMPE).
 
No modelo atómico xurdido trala aplicación da [[Mecánica Cuántica]] ao átomo de [[Bohr]], e en xeral en química, denomínase '''orbital atómico''' a cada un dos estados estacionarios da función de onda dun [[electrón]] nun [[átomo]] (funcións propias do Hamiltoniano (H) na ecuación de [[Schrödinger]] HΨ = EΨ ; Ψ a función de onda). Non representan a posición concreta dun electrón no [[espazo]], que non podepoden coñecérensecoñecerse dada a súa natureza mecanocuántica, senón que presentan unha rexión do espazo en torno ao [[núcleo atómico]] na que a probabilidade de atopar ao electrón é elevada (polo que en ocasións ao orbital se chámallelle Rexiónchama ''rexión espazo enerxética de manifestación probabilística electrónica'' ou REEMPE).
O nome dos orbitais é debido ás súas liñas espectroscópicas (en inglés s sharp, p principal, d diffuse e f fundamental, o resto das nomes seguen a orde alfabético g, h, i...).
 
O nome dos orbitais éderiva debido ásdas súas liñas espectroscópicas (en [[inglés]], '''s''' ''sharp'', '''p''' ''principal'', '''d''' ''diffuse'' e '''f''' ''fundamental'', o resto das nomes seguen a orde alfabético: '''g''', '''h''', '''i'''...).
==Introdución==
No caso do átomo de hidróxeno, [[Schrödinger]] puido resolver a ecuación anterior de forma exacta, atopando que as funcións de onda están determinadas polos valores de catro números cuánticos n, l, m e s.
 
== Características ==
*O valor do número cuántico n (número cuántico principal, toma valores 1,2,3...) define o tamaño do orbital. Canto maior sexa, maior será o volume. Tamén é o que ten maior influencia na enerxía do orbital.
 
*O valor do número cuántico l (número cuántico do momento angular) indica a forma do orbital e o momento angular. O momento angular vén dado por
=== Átomo de hidróxeno ===
No caso do átomo de hidróxeno, [[Schrödingerhidróxeno]], Schrödinger puido resolver a ecuación anterior de forma exacta, atopando que as funcións de onda están determinadas polos valores de catro números cuánticos: '''n''', '''l''', '''m''' e '''s'''.
 
*O valor do '''número cuántico n''' (número cuántico principal, toma valores 1,2,3...) define o tamaño do orbital. Canto maior sexa, maior será o volume. Tamén é o que ten maior influencia na enerxía do orbital.
*O valor do '''número cuántico l''' (número cuántico do momento angular) indica a forma do orbital e o momento angular. O momento angular vén dado por
 
<center><math>|L|=\hbar \cdot \sqrt{l(l+1)}</math></center>
 
A notación (procedente da [[espectroscopia]]) é a seguinte:
** Para l = 0, orbitais s
** Para l = 1, orbitais p
** Para l = 2, obitaisorbitais d
** Para l = 3, orbitais f
** Para l = 4, orbitais g; seguíndose xa a orde alfabética.
* O valor de ''m<sub>l</sub>'' (número cuántico magnético) define a orientación espacial do orbital fronte a un [[campo magnético]] externo. Para a proxección do momento angular fronte ao campo externo, verifícase:
 
<center><math>L_z=\hbar \cdot m</math></center>
 
* O valor de s (número cuántico de spin) pode ser +1/2 ou -1/2. (Ao orbital sen o valor de s se chámallechámaselle orbital espacial, ao orbital co valor de s se chámallechámaselle espínorbital.).
 
A función de onda pódese descompoñer, empregando [[coordenadas esféricas]], da seguinte forma:
 
:Ψ<sub>''n'', ''l'', ''m<sub>l</sub></sub>'' = R<sub>''n'', ''l''</sub> (r) Θ<sub>''l'', ''m<Φ<sub>''m<sub>l</sub>''</sub> (φ)
 
*R<sub>''n'', ''l''</sub> (r) representa a distancia do electrón ao núcleo e
*Θ<sub>''l'', ''m<sub>l</sub>''</sub> (θ) Φ<sub>''m<sub>l</sub>''</sub> (φ) a [[xeometría]] do orbital.
 
Para a representación do orbital emprégase a función cadrado, |Θ<sub>''l'', ''m<sub>l</sub>''</sub> (θ)|² |Φ<sub>''m<sub>l</sub>''</sub> (φ)|², xa que esta é proporcional á densidade de carga e polo tanto á densidade de probabilidade, é dicir, o volume que encerra a maior parte da probabilidade de atopar ao electrón ou, se se prefire, o volume ou rexión do espazo na que o electrón pasa a maior parte do tempo.
 
Para a representación do orbital emprégase a función cadrado, |Θ<sub>''l'', ''m<sub>l</sub>''</sub> (θ)|² |Φ<sub>''m<sub>l</sub>''</sub> (φ)|², xa que esta é proporcional á densidade de carga e, polo tanto, á densidade de probabilidade,. éÉ dicir, o volume que encerra a maior parte da probabilidade de atopar ao electrón ou, se se prefire, o volume ou rexión do espazo na que o electrón pasa a maior parte do tempo.
'''Outros átomos'''
 
'''=== Outros átomos''' ===
En sentido estrito, os orbitais son construcións matemáticas[[matemática]]s que tratan de describir, de forma coherente coa mecánica cuántica, os estados estacionarios dun electrón nun [[campo eléctrico]] central. (DadoPero dado que o núcleo non está descrito de forma explícita, nin sequera describen de forma completa ao átomo de hidróxeno). Estas construcións matemáticas non están preparadas, pola súa orixe monoelectrónicomonoelectrónica, para ter en conta nin a correlación entre electróns nin a antisimetría esixida pola estatística de [[Fermi]] (os electróns son fermiones[[fermión]]s).
 
Sen embargo, saíndose do seu sentido estrito, demostraron ser de enorme utilidade para os [[Química|químicos]], de forma que se utilizan non só para sistemas polielectrónicos, senón tamén para sistemas polinucleares, (como as moléculas). Tamén máis alá do seu sentido estrito, os químicos refírense a eles como entes físicos máis que como construcións matemáticas, con expresións como "nun orbital caben dous electróns".
 
==Formas dos orbitais==
 
===Orbitais===
O orbitais teñen simetría [[esfera|esférica]] arredor do [[núcleo atómico]]. Na figura seguinte móstranse dous formas alternativas de representar a nube electrónica dun orbital s: na primeira, a probabilidade de atopar ao electrón (representada pola densidade de puntos) diminúe a medida que afastámonosnos afastamos do centro; na segunda, represéntase o [[volume]] esférico no que o electrón pasa a maior parte do [[tempo]]. Principalmente pola simplicidade da representación é esta segunda forma a que usualmente se emprega. Para valores do número cuántico principal maiores que un, a función densidade electrónica presenta n-1 nodos nos que a probabilidade tende a cero,. nestesNestes casos, a probabilidade de atopar ao electrón concéntrase a certa distancia da poboación.
 
[[Ficheiro:Es-Orbital_s.png]]
 
=== Orbital p ===
A forma xeométrica dos orbitais '''p''' é a de dúas esferas achatadas para o punto de contacto (o núcleo atómico) e orientadas segundo os eixes de coordenadas. En función dos valores que pode tomar o terceiro número cuántico '''ml''' (-1, 0 e 1) obtéñense os tres orbitais '''p''' simétricos respecto aos eixes ''x'', ''z'' e ''ey''. Analogamente ao caso anterior, os orbitais '''p''' presentan n-2 nodos radiais na densidade electrónica, de modo que ao incrementarse o valor do número cuántico principal a probabilidade de atopar o electrón afástasese afasta do núcleo atómico. O orbital '''p''' representa tamén a [[enerxía]] que posúe un electrón e increméntase a medida que se afasta entre a distancia do núcleo e o orbital.
O orbital "p" representa tamén a enerxía que posúe un electrón e increméntase a medida que afástase entre a distancia do núcleo e o orbital.
 
[[Ficheiro:Es-Orbitales p.png|center]]
 
===Orbital d===
Os orbitais '''d''' teñen unha forma máis diversa: catro deles teñen forma de 4 [[lóbulo]]s de signos alternados (dous planos nodalesnodais, en diferentes orientacións do espazo), e o último é un dobre lóbulo rodeado por un anel (un dobre cono nodal). Seguindo a mesma tendencia, presentan n-3 nodos radiais.
 
[[Ficheiro:Orbitales_d.jpg|center]]
 
===Orbital f===
Os orbitais '''f''' teñen formas aínda máis exóticas, que se poden derivar de engadir un plano nodal ás formas dos orbitais '''d'''. Presentan n-4 nodos radiais.
 
[[Ficheiro:Orbitales_f.jpg]]
43.147

edicións