如何确定s,p,d和f轨道的形状?他们是如何得到s,p,d和f的名字的?

如何确定s,p,d和f轨道的形状?他们是如何得到s,p,d和f的名字的?
Anonim

轨道形状实际上代表了 #(PSI)^ 2# 整个轨道由a简化 轮廓

轨道实际上是有界区域,它描述了电子可以存在的区域。电子的概率密度与相同 #|磅| ^ 2# 或波函数的平方。

波函数

#psi_(nlm_l)(r,theta,phi)= R_(nl)(r)Y_(l)^(m_l)(theta,phi)#,

哪里 #R· 是径向分量和 #Y# 是一个球形

谐波。

#PSI# 是两个功能的产物 #R(r)和Y(theta,phi)# 因此它与角度和径向直接相关 节点由于每个轨道的波函数不同,因此每个轨道的径向波函数和角波函数图都不同并不奇怪。

对于不同量子值的氢原子波函数(可以分配给不同的轨道)

我们知道氢原子中的1s轨道

#N = 1,L = 0,M = 0#

因此波函数由下式给出

#Psi = 1 /(ra_ @ color(white)()^ 3) ^ 0.5 * e ^( - p),p = r /(a _ @)#

1s轨道的波函数不具有角分量,并且可以通过描述它的等式容易地计算出来。

因为角度分量Y取决于 ##THETA 所以它必须在描述波函数的等式中

对于某些方程式,您可能会看到角度部分 #cos theta或sin theta#

如果你想用一个函数描述氢原子的所有轨道那么

#psi_(r,vartheta,varphi)= sqrt((2 /(na _ @))^ 3(((nl-1))!)/(2n (n + 1)!))e ^ - (rho / 2)^ RHO lL_(NL-1)^(21 + 1)(RHO)* Y_(LM)(vartheta,varphi)#

如果r接近 #0# 这个函数的极限是无限的

#PSI# 是的产物 #Y和R# 因此,如果你知道波函数,你可以很容易地找出角概率密度

不同 量子数

我不会涉及到这一点,但所有这些都可能偏离氢原子的薛定谔方程(对于 这个 图片)

现在,当我们知道 为什么 每个轨道的波函数都不同,您现在可以分析这些图

现在情节中有一些由节点引起的起伏

什么是节点?

波函数是TISE的解决方案。在数学上,这些微分方程在束缚态波函数或轨道中创建节点。节点是电子概率密度为0的区域。两种类型的节点是角度和径向。

径向组件出现在径向组件为0的位置

#“径向节点”= n-1-l#

角节点是x,y和z平面,其中不存在电子,而径向节点是这些轴的与电子封闭的部分。

由于节点总数= #N-1#

#“角节点”= n-1-(n-1-l)#

#= l#

除此之外,还有另一种方法可以计算它,但是你可以在角度和径向分量中分别得到氢原子的TISE,这在证明这个陈述的同时非常有用。

虚线云

用虚线云可视化轨道更容易

有时使用负号和正号来描述pi轨道中电子的概率密度

命名轨道

它们来自早期光谱学家对某些系列碱金属光谱线的描述 尖锐,

主要的,弥散的和基本的。它与轨道无关。