Атомні орбіталі — Квантові числа

Квантові числа

У водні енергія в простій моделі залежить головно від n. У багатоелектронному атомі екранування і проникнення розщеплюють енергії різних l при тому самому n.

Вузли

Одна просторова орбіталь може містити максимум два електрони, і їхні спінові проєкції мають бути протилежні. Це наслідок принципу Паулі.

s-орбіталі

Під час утворення молекули атомні орбіталі комбінуються в молекулярні. Фаза, симетрія, енергія та просторова перекривність визначають, чи комбінація буде зв’язувальною або антизв’язувальною.

p-орбіталі

Форма орбіталі — це візуалізація областей однакової фази або певного рівня ймовірності, а не твердий об’єм. Кутові вузли визначаються l, а радіальні вузли для воднеподібних станів — n−l−1. Наявність густини близько до ядра має реальні наслідки: s-орбіталі мають ненульову густину в центрі й краще проникають крізь внутрішні оболонки, тому часто відчувають більший Z_eff. Це допомагає пояснити енергетичне розщеплення підоболонок у багатоелектронних атомах. Орбіталь не повідомляє, де електрон “є зараз”; вона задає квантовий стан і статистику можливих результатів вимірювання.

Квантові числа

У водні орбіталі з однаковим n мають однакову енергію в простій нерелятивістській моделі, але в багатоелектронному атомі ця виродженість знімається. Електрон-електронне відштовхування, проникнення і екранування роблять 2s нижчим за 2p, а подібні ефекти формують реальний порядок підоболонок. Тому “форма орбіталі” і “її енергія” не є двома незалежними фактами: радіальна густина визначає, наскільки часто електрон опиняється в області сильнішого ядерного притягання. Це також пояснює, чому просте правило n+l працює як наближення, але має винятки.