Orbital Nedir?
Kimya ve kuantum mekaniğinde yörünge; bir elektronun, elektron çiftinin veya nükleonların dalga benzeri davranışını tanımlayan matematiksel bir fonksiyondur. Yörünge, atomik yörünge veya elektron yörüngesi olarak da adlandırılabilir. Çoğu insan yörüngelerin dairesel olduğunu düşünse de yörüngeler küresel, dambıl şekilli veya daha karmaşık üç boyutlu formlarda olabilir.
Matematiksel fonksiyon, bir elektronun bir atom çekirdeğinin etrafındaki (veya teorik olarak içindeki) bölgede elektronun bulunma olasılığının olduğu bölgeleri göstermektir.
Yörünge, n, ℓ ve mℓ kuantum sayılarının verilen değerleri ile tanımlanan enerji durumuna sahip elektron bulutunu ifade eder. Her elektron eşsiz kuantum sayıları dizisi ile tanımlanır. Yörünge, çift dönüşlere sahip iki elektron içerebilir ve genellikle bir atomun belirli bir bölgesi ile ilişkilendirilir. S orbital, p orbital, d orbital ve f orbital, sırasıyla ℓ = 0, 1, 2 ve 3 açısal momentum kuantum sayısına sahip orbitalleri ifade eder. S, p, d ve f harfleri, alkali metal spektroskopi çizgilerinin tanımlarından (keskin(sharp), temel(principal), dağınık(diffuse) veya temel(fundemental) ) gelir. S, p, d ve f’den sonra, ℓ = 3’ün dışındaki yörünge isimleri alfabetiktir (g, h, i, k, …). Tüm dillerde j i’den farklı olmadığı için j harfi çıkarılmıştır.
Orbital Örnekleri
1s2 yörüngesi iki elektron içerir. Açısal momentum kuantum sayısı ℓ = 0 ile en düşük enerji seviyesidir (n = 1). Bir atomun 2px yörüngesindeki elektronlar genellikle x ekseni etrafında dambıl biçimli bir bulutun içinde bulunur.
s Orbitali: Tüm orbitaller küreseldir ve iki elektrona kadar tutabilir. Tüm orbitallerin en düşük enerjili orbitali 1s orbitalidir. Bir elektron tutulduğunda 1s1, iki elektron tutulduğunda 1s2 yazılır.
p Orbitali: En düşük enerjili p orbitalleri 2p’dir. Birbirlerine dik açılarla otururlar ve çekirdek merkezlidirler. Uzunlukları x, y ve z eksenleri ile hizalanabildiğinden, tek tek px, py ve pz orbitalleri olarak tanımlanırlar. Her yörünge iki elektrona kadar tutabilir. Bu nedenle üç p orbitali altı elektrona kadar tutulabilir. Bir elektron 2p orbitalleri tarafından tutulduğunda 2p1 yazılır, beş elektron varsa 2p5 yazılır.
d Orbitali: En düşük enerjili d orbitalleri 3d’dir. Her biri en fazla iki elektron tutabilen beş d orbitali vardır bu nedenle toplamda d orbitalleri en fazla on elektron barındırabilir.
d orbitalleri: dxy, dxz, dyz, dx 2 -y 2, dz 2
Bir elektron 3d orbitalleri tarafından tutulduğunda 3d1 yazılır, altı elektron tutulursa 3d6 yazılır, on elektron 3d10 olarak yazılır.
dxy: Bu yörünge xy düzlemindedir. Dört lob eksenlere değmez; x ve y eksenleri arasındaki dört kadranı işgal ederler.
d****xz: Bu yörünge xz düzlemindedir. Dört lob eksenlere değmez; x ve z eksenleri arasındaki dört kadranı işgal ederler.
d****yz: Bu yörünge yz düzlemindedir. Dört lob eksenlere değmez; y ve z eksenleri arasındaki dört kadranı işgal ederler.
d****x 2 – y2: Bu yörünge xy düzlemindedir. Dört lob, x ve y eksenleriyle hizalanır.
dz2**:** Bu yörünge, ortasında Satürn benzeri bir halka olan ap yörüngesine benzemektedir. Bu yörüngenin ana lobları z ekseni ile aynı hizadadır.
Orbitallerdeki Elektronların Özellikleri
Elektronlar dalga-parçacık ikiliğini gösterir bu da parçacıkların bazı özelliklerini ve dalgaların bazı özelliklerini sergiledikleri anlamına gelir.
Partikül Özellikleri
- Elektronların parçacık benzeri özellikleri vardır. Örneğin, tek bir elektronun -1 elektrik yükü vardır.
- Bir atom çekirdeğinin etrafında tam sayıda elektron vardır.
- Elektronlar, parçacıklar gibi yörüngeler arasında hareket eder. Örneğin, bir ışık fotonu bir atom tarafından emilirse yalnızca tek bir elektron enerji seviyelerini değiştirir.
Dalga Özellikleri
Aynı zamanda elektronlar dalgalar gibi davranırlar.
- Elektronları tek tek katı parçacıklar olarak düşünülse de birçok yönden çok bir ışık fotonu gibidirler.
- Bir elektronun yerini tam olarak belirlemek mümkün değildir yalnızca bir dalga fonksiyonu tarafından tanımlanan bir bölge içinde elektron bulunma olasılığı tanımlanır.
- Elektronlar, Dünya’nın Güneş’in yörüngesinde döndüğü gibi çekirdeğin etrafında dönmezler. Bir elektronun en düşük enerji seviyesi titreşen bir telin temel frekansı gibidir yüksek enerji seviyeleri ise harmonikler gibidir. Elektron içerebilecek bölge daha çok bir bulut veya atmosfer gibidir ancak küresel bölge bir atomun yalnızca tek bir elektrona sahip olması durumunda geçerlidir.