اربیتال های اتمی

[*مینا*]

"به نام وجودی که وجودم ز وجودش گشته است موجود"

*در این تاپیک سعی خواهیم کرد که اربیتال های اتمی رو با شکل های سه بعدی ای که ازشون در اختیار داریم به نمایش در بیاریم

*اربیتال های اتمی ، جزو مبحثی از دروس دانشگاهی هست که اگر دانشجویان بتونن اوربیتال ها رو در ذهنشون تصور کنن ، بسیاری از مسائلی که براشون تو درس های معدنی و آلی مطرح می شه ، حل خواهد شد .

*تاپیک اربیتال های هیبرید شده رو هم بعدا می زنم

*برای این تاپیک از سایت Winter Group استفاده کردم .
*امیدوارم مفید واقع بشه

*در صورت کپی برداری گردآوری : سایت علمی نخبگان جوان رو فراموش نکنید

[*مینا*]

برای هر اتم تنها یک اربیتال 1S وجود داره . شکل سمت چپ رو در نظر بگیرید ، سطح شکل نشان می دهد که چگالی الکترونی برای اربیتال 1S در تمامی نقاط کره یکسان هست ( یک isosurface ) . شکل سمت راست هم برشی از اربیتال کروی مدنظر هست تا نشان بده که هیچ گره کروی در اربیتال 1S وجود ندارد .

این نما دیدنی هست ---> electron density plots




گرد آوری:سایت علمی نخبگان جوان
مترجم:*مینا*

[*مینا*]

برای هر اتم تنها یک اربیتال 2S وجود دارد . تصویر سمت چپ ویژگی ساده و فریبنده ای دارد که درون اربیتال مخفی شده است . این ویژگی در شکل سمت راست به وضوح به نمایش در آمده و آن هم این است که داخل کره یک گره کروی وجود دارد .

منشا این گره کروی با بررسی معادله موج که شامل (g 2 - p ) است روشن می شود . هنگامی که 0 = (g 2 - p ) پس ما باید یک گره داشته باشیم . از آنجایی که برای اربیتال 2S ل (ρ = 2Zr/2 = Zr (Z = effective nuclear charge, r = radius in atomic units
پس گره در شعاع هست که برای آن 0 = (g 2 - Zr ) که r = 2/Z واحد اتمی هست .

اربیتال های (3s, 4s, 5s, 6s, and 7s) پیچیده تر هستندو گره های کروی بیشتری دارند .



گرد آوری:سایت علمی نخبگان جوان
مترجم:*مینا*

[*مینا*]

برای هر اتم تنها سه اوربیتال 2P وجود دارد .این اوربیتال ها دارای شکل یکسانی هستند ولی در فضا به شکل متفاوتی نسبت به هم قرار دارند ، اسم های 2Pz ، 2Py ، 2Px برای سه اوربیتال 2P به طور معمول استفاده می شوند که از محور های X,Y,Z گرفته شده اند .

علامت 2P به طور مشترک در کتاب ها و مقالات نشان دهنده ی اشکال اوربیتالی 2P است . شکل زیر "figure-of-eight" عکس ساده ای است که برای کار های گرافیکی مورد استفاده قرار می گیرد . این شکلی که ساخته شده است ، بسیار تیز تر ( باریک تر ) از اشکال واقعیشان به نظر می رسد ، همچنین در آن قسمتی که شارپ هستند هسته در آنجا وجود ندارد .

هر اوربیتال 2P دارای دولپ است . یک گره مسطح عمود بر محور اوربیتال وجود دارد پس از اوربیتال 2Px گره های مسطح 2Py , 2Pz وجود دارد .
زمانی که معادله ی موجی را بررسی می کنیم منشا گره های مسطح روشن می شود ، برای مثال ،ترم x در مورد اوربیتال 2Px . واضح است که وقتی x = 0 می شود ، باید یک گره داشته باشیم ، این تعریف را برای y و z هم به کار ببرید .




گرد آوری:سایت علمی نخبگان جوان
مترجم:*مینا*

[*مینا*]

توضیح این تصویر هم مثل بقیه ی اربیتال های S هست فقط با تقاوت در گره هاشون . شکل سمت راست نشون می ده که این اوربیتال 2 گره دارد .

با بررسی معادله ی موج می تونیم دلایل ایجاد گره ها رو بررسی کنیم .

نماد های مورد استفاده ::

• r = radius expressed in atomic units (1 Bohr radius = 52.9 pm)
• π = 3.14159 approximately
• e = 2.71828 approximately
• Z = effective nuclear charge for that orbital in that atom.
• ρ = 2Zr/n where n is the principal quantum number (3 for the 3s orbital)

گرد آوری:سایت علمی نخبگان جوان
مترجم:*مینا*

[*مینا*]

برای هر اتم تنها سه اربیتال 3P وجود دارد . این اربیتال ها شکل یکسانی دارند اما در فضا در جهت های مختلفی قرار می گیرند . اسم های 3Pz ، 3Py ، 3Px برای سه اوربیتال 3P به طور معمول استفاده می شوند که از محور های X,Y,Z گرفته شده اند .

هر اوربیتال 3P دارای چهار لب هست . یک گره مسطح عمود بر محور اوربیتال وجود دارد پس از اوربیتال 3Px گره های مسطح 3Py , 3Pz وجود دارد . به غیر از گره صفحه ای ، یک گره کروی با پارتیشن لب های کوچک درونی هم وجود دارد . اربیتال های p بالاتر (4p, 5p, 6p, and 7p) از آنجایی که گره های بیشتری دارند پیچیده تراند .

منشا گره ها با بررسی معادله موج مشخص می شود به عنوان مثال بررسی ترم X در اربیتال 3PX . واضح است که وقتی X=0 می شود باید یک گره داشته باشیم این موضوع در مورد ترم های YZ هم تعریف می شود .

معادله ی موج شامل ترم (g4 - p) است . وقتی 0= (g4 - p) می شود ، ما باید گره داشته باشیم . از آن جایی که برای هر اربیتال 3P ρ = 2Zr/3 (Z = effective nuclear charge, r = radius in atomic units), پس از آن گره ها در شعاع هستند که برای آن ها (4 - 2Zr/3) = 0

******روی عکس کلیک کنید تا فایل فلش و فرم متحرک آن را ببینید******

نمودار سمت چپ طرح ارزشمندی است که نشان دهنده ی تنها یک خط کشیده شده از طریق هسته در امتداد محور X است ، در حالی که طرح کشیده شده در سطح ( طرح سمت راست ) نشان دهنده ی ψ3p از طریق هسته روی محور X ها می باشد .

سه اربیتال 3P وجود دارد . این توابع شکل یکسانی دارند اما در تراز های متفاوتی از فضا قرار دارند . اسامی 3Pz ، 3Py ، 3Px برای سه اوربیتال 3P به طور معمول استفاده می شوند که از محور های X,Y,Z گرفته شده اند . مدار رسم شده در بالا ، از آن اربیتال 3Px است . معادلات اربیتال 3P ، (ψ3p نشان می دهد که علاوه بر وابستگی شعلعی ،وابستگی به جهت نیز در این اربیتال ها وجود دارد . به همین دلیل است که اربیتال P کروی نیست .

اربیتال های 3P بسیار پیچیده هستند . هر کدام شامل 4 لب هستند که دو تای درونی تر آن ها کوچک تر از دو تای دیگری است .

تعداد گره های شعاعی به عدد کوانتمی اصلی n مربوط می شود . به طور کلی یک اربیتال nP ب (gn - p) گره شعاعش دارد . بنابراین اربیتال 3P ن، (3 - 2) = 1 گره شعاعی دارد .

معادلات برای اربیتال های اتمی 3p :

• r = radius expressed in atomic units (1 Bohr radius = 52.9 pm)
• π = 3.14159 approximately
• e = 2.71828 approximately
• Z = effective nuclear charge for that orbital in that atom.
• ρ = 2Zr/n where n is the principal quantum number (3 for the 3p orbitals)

معادلات شعاعی برای اربیتال های 3Pz ، 3Py ، 3Px یکسان است .

******روی عکس کلیک کنید تا فایل فلش و فرم متحرک آن را ببینید******

گرد آوری:سایت علمی نخبگان جوان
مترجم:*مینا*

[*مینا*]

برای هر اتم 5 اربیتال 3d وجود دارد . اسامی ای که به این 5 اربیتال اتلاق می شود عبارت اند از : 3dxy, 3dxz, 3dyz, 3dx2-y2 و 3dz2 .ا 4 تا از این اربیتال ها شکل یکسانی دارند اما در موقعیت های فضایی متفاوتی نسبت به همدیگر قرار گرفته اند . اربیتال پنجم (3dz2) شکل متفاوتی نسبت به سایر اربیتال ها دارد . ( که در تصویر فوق در بالا سمت راستقرار دارد )

هر یک از اربیتال های 3dxy, 3dxz, 3dyz, 3dx2-y2 دارای 4 لب اند . دو گره مسطح عمود بر محور اربیتال ( به عنوان مثال : اربیتال های 3dxy, 3dxz, 3dyz ) وجود دارد . اربیتال 3dz2 متفاوت است و دارای گره های مخروطی است .

اگر معادلات موج را بررسی کنیم منشا گره ها مشخص می شود به عنوان مثال در اربیتال 3dxy ترم xy . واضح است زمانی که X=0 یا y=0 شود گره بوجود می آید . این تعریف در مورد سطح های xz و yz هم مطرح می شود .

*روی عکس کلیک کنید تا فایل فلش و فرم متحرک آن را ببینید*
نمودار تابع موج



نمودار دانسیته الکترونی

طرح فوق برای اربیتال 3dxy است اما برای اربیتال های 3dxz, 3dyz, 3dx2-y2 هم به طور مشابهی تکرار می شود . طرح 3dz2 رو در پایین براتون قرار دادم .

*روی عکس کلیک کنید تا فایل فلش و فرم متحرک آن را ببینید*
نمودار تابع موج


نمودار دانسیته الکترونی

به طور کلی ، جدا از دو گره مسطح شعاعش ، d-orbital تعدادی گره شعاعی دارد که به طور جداگانه بزرگ و بیرونی و جزئی از اجزای درونی است . تعداد گره های شعاعی به عدد کوانتمی اصلی n مربوط می شود .به طور کلی ، یک اربیتال nd، ا(n - 3) تا گره شعاعی دارد . بنابراین 3d-orbital ،ا (3-3)=0 گره شعاعی دارد .

• r = radius expressed in atomic units (1 Bohr radius = 52.9 pm)
• π = 3.14159 approximately
• e = 2.71828 approximately
• Z = effective nuclear charge for that orbital in that atom.
• ρ = 2Zr/n where n is the principal quantum number (3 for the 3d orbitals)

معادلات برای اربیتال 3d نشان می دهد که علاوه بر وابستگی شعاعی ، وابستگی به جهت هم وجود دارد .به همین دلیل است که اربیتال های d کروی نیستند .


گرد آوری:سایت علمی نخبگان جوان
مترجم:*مینا*

[*مینا*]

برای هر اتم تنها یک اربیتال 4S وجود دارد .این تصویر هم همانند تصاویر مربوط به اربیتال های S دیگر می باشد ، در تصویر برش خورده وجود 3 گره کروی کاملا مشهود است .

معادله ی موجی برای این اربیتال شامل شکل زیر است ، روی شکل کلیک کنید تا در سایز بزرگ تر ببینیدش

• r = radius expressed in atomic units (1 Bohr radius = 52.9 pm)
• π = 3.14159 approximately
• e = 2.71828 approximately
• Z = effective nuclear charge for that orbital in that atom.
• ρ = 2Zr/n where n is the principal quantum number (4 for the 4s orbital)

*روی عکس کلیک کنید تا فایل فلش و فرم متحرک آن را ببینید*
نمودار تابع موج


نمودار دانسیته الکترونی

گرد آوری:سایت علمی نخبگان جوان
مترجم:*مینا*

[miladbt]

چرا نمی شه به صورت فلش دید

[*مینا*]

چرا نمی شه به صورت فلش دید

لینک ها خراب شده بودن ، نهایت تا یک هفته درست می شه و می تونید فایل فلش رو هم ببینید