المرجع الالكتروني للمعلوماتية
المرجع الألكتروني للمعلوماتية
آخر المواضيع المضافة
الجهاز التناسلي الذكري في الدجاج الجهاز التنفسي للدجاج محاسبة المسؤولية في المصرف (الإدارة اللامركزية والعلاقات الإنسانية ـــ الإدارة اللامركزية في المصرف) أثر نظرية الظروف الاستثنائية على تحصيل أموال الدولة وتطبيقاتها في القانون المدني أثر نظرية الظروف الاستثنائية على تحصيل أموال الدولة وتطبيقاتها في القانون الإداري دور التشريعات والسلطات الرقابية في تسعير المنتجات والخدمات المصرفية موضوع الملاحظة في الاستنباط القضائي ملكة الاستنباط القضائي الجهاز الهضمي للدجاج إستراتيجيات تسعير المنتجات والخدمات المصرفية في الاطار الرقابي (انواع المنتجات والخدمات المصرفية) طـرق تـحديـد سعـر الفـائـدة علـى القـروض السـكـنـيـة (العـقاريـة) تـحليـل ربحيـة العميـل من القـروض الاستـهلاكيـة (الشخصيـة) المـقـسطـة الدجاج المحلي العراقي معجزة الدين الاسلامي موضوع الإعجاز

علم الكيمياء
عدد المواضيع في هذا القسم 10260 موضوعاً
علم الكيمياء
الكيمياء التحليلية
الكيمياء الحياتية
الكيمياء العضوية
الكيمياء الفيزيائية
الكيمياء اللاعضوية
مواضيع اخرى في الكيمياء
الكيمياء الصناعية

Untitled Document
أبحث عن شيء أخر

الأفعال التي تنصب مفعولين
23-12-2014
صيغ المبالغة
18-02-2015
الجملة الإنشائية وأقسامها
26-03-2015
اولاد الامام الحسين (عليه السلام)
3-04-2015
معاني صيغ الزيادة
17-02-2015
انواع التمور في العراق
27-5-2016


Hydrogenlike Atomic Orbitals  
  
1374   03:05 مساءً   التاريخ: 30-12-2021
المؤلف : John D. Roberts and Marjorie C. Caserio
الكتاب أو المصدر : Basic Principles of Organic Chemistry : LibreTexts project
الجزء والصفحة : ........
القسم : علم الكيمياء / الكيمياء العضوية / مواضيع عامة في الكيمياء العضوية /

Hydrogenlike Atomic Orbitals

With the modern concept of a hydrogen atom we do not visualize the orbital electron traversing a simple planetary orbit. Rather, we speak of an atomic orbital, in which there is only a probability of finding the electron in a particular volume a given distance and direction from the nucleus. The boundaries of such an orbital are not distinct because there always remains a finite, even if small, probability of finding the electron relatively far from the nucleus.

There are several discrete atomic orbitals available to the electron of a hydrogen atom. These orbitals differ in energy, size, and shape, and exact mathematical descriptions for each are possible. Following is a qualitative description of the nature of some of the hydrogen atomic orbitals.

The most stable or ground state of a hydrogen atom is designated 1s. In the 1s state the electron is, on the average, closest to the nucleus (i.e., it is the state with the smallest atomic orbital). The 1s orbital is spherically symmetrical. This means that the probability of finding the electron at a given distance rr from the nucleus is independent of the direction from the nucleus. We shall represent the 1s orbital as a sphere centered on the nucleus with a radius such that the probability of finding the electron within the boundary surface is high (0.80 to 0.95); see Figure 6-1. This may seem arbitrary, but an orbital representation that would have a probability of 1 for finding the electron within the boundary surface would have an infinite radius. The reason is that there is a finite, even if small, probability of finding the electron at any given distance from the nucleus. The boundary surfaces we choose turn out to have sizes consistent with the distances between the nuclei of bonded atoms.

The 2s orbital is very much like the 1s orbital except that it is larger and therefore more diffuse, and it has a higher energy. For principal quantum number 2, there are also three orbitals of equal energies called 2p orbitals, which have different geometry than the s orbitals. These are shown in Figure 6.1.

 

 

 

Figure 6-1: Representation of the hydrogen 1s orbital

6-2, in which we see that the respective axes passing through the tangent spheres of the three pp orbitals lie at right angles to one another. The p orbitals are not spherically symmetrical.

The 3s and 3p states are similar to the 2s and 2p states but are of higher energy. The 3d, 4d, 4f, ⋯, orbitals have still higher energies and quite different geometries; they are not important for bonding in most organic substances, at least for carbon compounds with hydrogen and elements in the first main row (Li-Ne) of the periodic table. The sequence of orbital energies is shown in Figure 6-3.

 

 

Figure 6-2: The shapes and orientations of the three 2p orbitals of a hydrogen atom. Notice that pp orbitals have two lobes, one on each side of the nucleus.

Figure 6-3: Schematic diagram of the relative energies of the hydrogen-like atomic orbitals

The famous Pauli exclusion principle states that no more than two elections can occupy a given orbital and then only if they differ with respect to a property of electrons called electron spin. An electron can have only one of two possible orientations of electron spin, as may be symbolized by ↑ and ↓. Two electrons with "paired" spins often are represented as ↑↓. Such a pair of electrons can occupy a single orbital. The symbols ↑↑ (or ↓↓) represent two unpaired electrons, which may not go into a single orbital.

If we assume that all atomic nuclei have orbitals like those of the hydrogen atom, we can see how atoms more complex than hydrogen can be built up by adding electrons to the orbitals in accord with the Pauli exclusion principle. The lowest-energy states will be those in which the electrons are added to the lowest-energy orbitals. For example, the electronic configuration of the lowest-energy state of a carbon atom is shown in Figure 6-4, which also shows the relative energies of the 1s through 4p4p atomic orbitals. The orbitals of lowest energy are populated with the proper number of electrons to balance the nuclear charge of +6 for carbon and to preserve the Pauli condition of no more than two paired electrons per orbital. However, the two highest-energy electrons are put into different 2p orbitals with unpaired spins in accordance with Hund's rule. The rationale of Hund's rule depends on the fact that electrons come closer together. Now, suppose there are two electrons that can go into two different orbitals of the same energy (so-called degenerate orbitals). Hund's rule tells us that the repulsion energy between these electrons will be less if they have unpaired spins (↑↑). Why is this so? Because if they have unpaired

Figure 6-4: Diagram showing the most stable electronic configuration, (1s)2(2s)2(2px)1(2py)1(1s)2(2s)2(2px)1(2py)1, of a carbon atom. Addition of more electrons in accord with Hund's rule gives the electronic configuration of the other atoms indicated by the atomic symbols.

spins they cannot be in the same orbital at the same time. Therefore they will not be able to approach each other as closely as they would if they could be in the same orbital at the same time. For this reason the electronic configuration

Two circles each with an arrow pointing up inside.

is expected to be more stable than the configuration

Left: Two circles with arrows inside. Left circle has arrow pointing up and right circle has arrow pointing down. OR right: two circles. Left circle has two arrows; one pointing up and one pointing down. Left circle is empty.

if both orbitals have the same energy.

States such as the one shown in Figure 6-4 for carbon are built up through the following steps. Helium has two paired electrons in the 1s1s orbital; its configuration can be written as (1s)2, the superscript outside the parentheses denoting two paired electrons in the 1s orbital. For lithium, we expect Li(1s)2(2s)1 to be the ground state, in which the 1s electrons must be paired according to the exclusion principle. Continuing in this way, we can derive the electronic configurations for the elements in the first three rows of the periodic table, as shown in Table 6-1. These configurations conform to the

Figure 6-4.

The index number refers to the principal quantum number and corresponds to the "K shell" designation often used for the electron of the normal hydrogen atom. The principal quantum number 2 corresponds to the L shell, 2 to the M shell, and so on. The notation s (also p, d, f to come later) has been carried over from the early days of atomic spectroscopy and was derived from descriptions of spectroscopic lines as "sharp", "principal", "diffuse", and "fundamental," which once were used to identify transitions from particular atomic states.




هي أحد فروع علم الكيمياء. ويدرس بنية وخواص وتفاعلات المركبات والمواد العضوية، أي المواد التي تحتوي على عناصر الكربون والهيدروجين والاوكسجين والنتروجين واحيانا الكبريت (كل ما يحتويه تركيب جسم الكائن الحي مثلا البروتين يحوي تلك العناصر). وكذلك دراسة البنية تتضمن استخدام المطيافية (مثل رنين مغناطيسي نووي) ومطيافية الكتلة والطرق الفيزيائية والكيميائية الأخرى لتحديد التركيب الكيميائي والصيغة الكيميائية للمركبات العضوية. إلى عناصر أخرى و تشمل:- كيمياء عضوية فلزية و كيمياء عضوية لا فلزية.


إن هذا العلم متشعب و متفرع و له علاقة بعلوم أخرى كثيرة ويعرف بكيمياء الكائنات الحية على اختلاف أنواعها عن طريق دراسة المكونات الخلوية لهذه الكائنات من حيث التراكيب الكيميائية لهذه المكونات ومناطق تواجدها ووظائفها الحيوية فضلا عن دراسة التفاعلات الحيوية المختلفة التي تحدث داخل هذه الخلايا الحية من حيث البناء والتخليق، أو من حيث الهدم وإنتاج الطاقة .


علم يقوم على دراسة خواص وبناء مختلف المواد والجسيمات التي تتكون منها هذه المواد وذلك تبعا لتركيبها وبنائها الكيميائيين وللظروف التي توجد فيها وعلى دراسة التفاعلات الكيميائية والاشكال الأخرى من التأثير المتبادل بين المواد تبعا لتركيبها الكيميائي وبنائها ، وللظروف الفيزيائية التي تحدث فيها هذه التفاعلات. يعود نشوء الكيمياء الفيزيائية إلى منتصف القرن الثامن عشر . فقد أدت المعلومات التي تجمعت حتى تلك الفترة في فرعي الفيزياء والكيمياء إلى فصل الكيمياء الفيزيائية كمادة علمية مستقلة ، كما ساعدت على تطورها فيما بعد .





العتبة العباسية تطلق مسابقة فن التصوير الفوتوغرافي الثانية للهواة ضمن فعاليات أسبوع الإمامة الدولي
لجنة البرامج المركزيّة تختتم فعاليّات الأسبوع الرابع من البرنامج المركزي لمنتسبي العتبة العباسيّة
قسم المعارف: عمل مستمر في تحقيق مجموعة من المخطوطات ستسهم بإثراء المكتبة الدينية
متحف الكفيل يشارك في المؤتمر الدولي الثالث لكلية الآثار بجامعة الكوفة