X
تبلیغات
نماشا
رایتل

کِم سِنتر

شکل اربیتال های p و نحوه ی چرخش الکترون ها درون آن و تصور شکل آن

 شکل اوربیتالها با توجه به قوانین و معادلات و نمودارهای ریاضی بر اساس اصول کوانتومی و معادله ی شرودینگر محاسبه می شود.
درواقع معادله ی شرودینگر را می توان وابسته به سه فاکتر r ، تتا و فی دانست.
R(r تابع موج شعاعی الکترون است و چگونگی وابستگی سای یا همان تابع شرودنگر را نسبت به فاصله ی الکترون از هسته مشخص می کند و خود به اعداد کوانتومی n,l بستگی دارد.
تتا و فی نیز دو تابع موج زاویه ای هستند و چگونگی وابستگی معادله ی شرودینگر را نسبت به زوایای تتا و فی و چگونگی آرایش فضایی ابر الکترونی را در اطراف هسته نشان می دهد.
با حل این توابع ، شکلی که برای اوربیتال p بدست می آید و محاسبه و رسم می شود، شکل دمبلی مانند می باشد.

حال بهتر است ابتدا از فرضیه کوانتومی شروع کنیم. فرضیه اصلی مکانیک کوانتومی این است که ذرات ریزی که در نواحی کوچکی از فضا (مانند اطراف اتم) محدود شده‌اند، کاملا" متفاوت از ذرات قابل رؤیت و بزرگ عمل می‌کنند. حرکت الکترونها در اتمها اساسا" با حرکت ثوپهای بیلیلرد بر روی میز یا حرکت ماشینهای مسابقه در مسیر حرکت، تفاوت دارد. شاید مهمترین اختلاف و تعجب‌آورترین مسئله این باشد که ما نمی‌توانیم محل یک الکترون را نسبت به هسته در یک لحظه معین دقیقا" تعیین کنیم. بهترین کاری که می‌توانیم انجام دهیم این است که شانس یا" احتمال حضور" الکترون را در ناحیه‌ی خاصی از فضا پیدا کنیم. برای مثال، می‌توانیم بگوئیم که احتمال حضور الکترون اتم هیدروژن در ناحیه‌ی 05/0 نانومتر نسبت به هسته، 50-50 است. 
 

این وضعیت تا حدودی مشابه وضعی است که در زندگی روزمره به آن برمی‌خوریم. فرض کنید که دبیر یک دبیرستان بخواهد با یکی از شاگردانش در بعدازظهر روز جمعه تماس بگیرد. معلم که قدرت ماوراءالطبیعه (غیب‌گوئی) ندارد، درنتیجه نمی‌تواند با اطمینان کامل بگوید که دانش‌آموز در کجا است. ولی می‌تواند بر اساس تجارب گذشته خود، احتمال حضور دانش‌آموز را در جاهای مختلف حدس بزند. به عنوان مثال احتمال حضور دانش‌آموز در خانه‌ی دوستش 25% ، خانه‌ی اقوام 10% ، در خانه 20% ، میدان ورزشی 15% ، گردش 30% و در آزمایشگاه شیمی 0% است. مجموع این ارقام 100 می‌باشد. 
 

در نظریه کوانتومی نیز یک چنین حالتی برای الکترون فرض می‌شود. اگر نتوان محل یک الکترون را، در یک لحظه معین، مشخص نمود، بدین معناست که نمی‌توان مسیری را که الکترون در یک فاصله زمانی معین طی می‌کند، تشریح نمود ( اگر من ندانم که شما کجا هستید، مطمئنا" نمی‌دانم که چطور و با پیمودن چه مسیری به آنجا رفته‌اید). این بدین معناست که اندیشه‌ی بوهر در مورد گردش الکترون در اطراف هسته‌ی هیدروژن در یک مدار دایره‌ای با شعاع ثابت، باید کنار گذاشته می‌شد. برای توصیف موقعیت کلی الکترون در اتم هیدروژن، باید در جستجوی راههای دیگر باشیم. برای اینکار از یک مدل تصویری استفاده می‌کنیم که همان شکل اوربیتال است. به عنوان مثال در اتم هیدروژن که تنها یک الکترون وجود دارد، این الکترون در اوربیتال 1s قرار دارد. این اوربیتال به شکل کروی دور هسته را احاطه نموده است، در نزدیکی هسته احتمال حضور الکترون زیاد است و هر چه از هسته دور می‌شویم، احتمال حضور الکترون کمتر می‌شود. 
 

این واقعیت که محل الکترونها را در یک اتم دقیقا" نمی‌توان معلوم کرد، که بخش اصلی تئوری کوانتومی را تشکیل می‌دهد، این بحث را در مورد پخش الکترون در اتمها مبهم می‌سازد، اما مدل کوانتوم به آن حدی که به نظر می‌رسد، پیچیده و مبهم نیست. این مدل به معادلاتی منجر می‌شود که حالات انرژی قابل استفاده برای الکترونها در اتم را توضیح می‌دهد. 
 

با این توضیحات، اوربیتال فضایی در اطراف هسته است که بیشترین احتمال حضور الکترون را دارد . هر اوربیتال تنها می‌تواند دو الکترون در خود جای دهد و برای جلوگیری از دافعه‌’ دو بار منفی ، دو الکترون حتما باید دارای عدد اسپینی مخالف باشند . عدد اسپینی نشاندهنده‌’ جهت چرخش الکترون به دور خویش است. پس دو الکترون باید در جهتهای عکس یکدیگر به دور خویش بجرخند . شکل و سطح انرژی اوربیتالهای مختلف با یکدیگر متفاوت است. مثلا اتم ئیدروژن که تنها یک الکترون دارد ، یک اوربیتال s دارد که شکل آن کروی است و آن اوربیتال هم در نزدیکترین فاصله به هسته قرار دارد . اما با افزایش تعداد الکترونها ، به اوربیتالهای بیشتری برای استقرار الکترونها نیاز داریم. و با افزایش اوربیتالها فاصله آنها از هسته نیز افزایش می‌یابد. الکترون سوم و چهارم به اوربیتال s دیگری که در سطح بالاتری از انرژی قرار دارد می‌رود اما از الکترون پنجم به بعد ، الکترونها وارد اوربیتال p می‌شوند که دمبلی‌شکل است ، می‌روند و به همین ترتیب ادامه می‌یابد و اوربیتالهای دیگری نیز هستند که آنها شکل پیچیده‌تری دارند و فاصله بیشتری نیز از هسته پیدا می‌کنند.

برای دیدن شکل ها به سایت های زیر مراجعه شود

http://daneshnameh.roshd.ir/mavara/mavara-index.php?page=%d8%a7%d9%88%d8%b1%d8%a8%db%8c%d8%aa%d8%a7%d9%84+%d8%a7%d8%aa%d9%85%db%8c&SSOReturnPage=Check&Rand=0

http://www.ngdir.ir/SiteLinks/Kids/html/energy-mafahim_periodic%20table_peyvand%20p.htm

نظرات (0)
نام :
ایمیل : [پنهان میماند]
وب/وبلاگ :
برای نمایش آواتار خود در این وبلاگ در سایت Gravatar.com ثبت نام کنید. (راهنما)