ออร์บิทัลคือพื้นที่หรือพื้นที่ในอวกาศรอบนิวเคลียสอะตอมที่มีโอกาสพบอิเล็กตรอนได้สูงสุด ในการจัดเรียงของแผนภาพวงโคจรอิเล็กตรอนจะแสดงด้วยลูกศรที่หันขึ้นซึ่งแสดงถึงอิเล็กตรอนที่มีสปิน + or หรือคว่ำลงซึ่งแสดงถึงอิเล็กตรอนที่มีสปิน-½ เพื่อทำเครื่องหมายการกระจายของออร์บิทัลในอะตอมลูกศรเหล่านี้จะวางบนเส้นแนวนอนเป็นวงกลมหรือโดยทั่วไปในกล่อง
แผนภาพวงโคจรใช้เพื่ออำนวยความสะดวกในการกำหนดค่าของเลขควอนตัม ได้แก่ เลขควอนตัมแม่เหล็กและเลขควอนตัมหมุน แล้วเลขควอนตัมหลักกับเลขควอนตัมแอซิมัทล่ะ? ทั้งสองอย่างสามารถกำหนดได้อย่างง่ายดายเพียงดูการกำหนดค่าอิเล็กตรอน
บทความนี้จะกล่าวถึงขั้นตอนและกฎเกณฑ์ในการจัดทำแผนภาพออร์บิทัล
ขั้นตอนการเตรียมแผนภาพวงโคจร
1. เขียนโครงร่างอิเล็กตรอนตามกฎของ Aufbau
กฎ Aufbau ถือว่าการชาร์จอิเล็กตรอนในออร์บิทัลเริ่มต้นจากระดับพลังงานต่ำสุดไปจนถึงระดับพลังงานที่สูงขึ้น วงโคจรของ s มีระดับพลังงานต่ำที่สุดและสูงกว่าสำหรับวงโคจร p, d และ f ตามลำดับ การเติมอิเล็กตรอนในวงโคจรสามารถแสดงได้จากแผนภาพต่อไปนี้
แหล่งที่มาของรูปภาพ: mediabelajaronline.blogspot.com
แต่ละส่วนย่อยมีจำนวนอิเล็กตรอนสูงสุด ได้แก่ :
- s subshell มีอิเล็กตรอนสูงสุด 2 ตัว
- p subshell มีอิเล็กตรอนสูงสุด 6 ตัว
- d subshell มีอิเล็กตรอนสูงสุด 10 ตัว
- f subshell มีอิเล็กตรอนสูงสุด 14 ตัว
จากภาพและข้อมูลด้านบนเราสามารถเขียนลำดับของการกำหนดค่าอิเล็กตรอนได้ดังนี้:
1s 2 2s 2 2p6 6 3s 2 3p6 4s 2 3d10 4p6 5s2 4d 10 5p 6 6s2 4f 14 5d 10 …. เป็นต้น
2. ออร์บิทัลจะแสดงด้วยสี่เหลี่ยมจัตุรัส S = 1 สแควร์ออร์บิทัล, p = 3 ออร์บิทัลสแควร์, d = 5 ออร์บิทัลสแควร์และ f = 7 ออร์บิทัลสแควร์
ที่มา: mediabelajaronline.blogspot.com
3. เติมกล่องออร์บิทัลด้วยอิเล็กตรอนที่เป็นของแต่ละเซลล์ย่อยด้วยลูกศรขึ้นหรือลง กล่องหนึ่งเต็มไปด้วยอิเล็กตรอนสูงสุด 2 ตัว วงโคจรที่มีพลังงานเท่ากันจะแสดงด้วยกลุ่มของสี่เหลี่ยมที่อยู่ติดกัน ในขณะเดียวกันวงโคจรที่มีระดับพลังงานต่างกันจะแสดงด้วยช่องสี่เหลี่ยมแยกกัน ในการเติมอิเล็กตรอนออร์บิทัลมีกฎหลายประการที่ต้องปฏิบัติตาม ได้แก่ :
หลักการห้ามของ A. Pauli
หลักการของข้อห้าม Pauli ระบุว่า:
“ ไม่มีอิเล็กตรอนสองตัวในอะตอมที่สามารถมีเลขควอนตัมสี่ตัวเหมือนกันได้ วงโคจรเดียวกันจะมีเลขควอนตัม n, l และ m เหมือนกัน ความแตกต่างเพียงอย่างเดียวคือจำนวนควอนตัมสปิน "
ซึ่งหมายความว่าแต่ละออร์บิทัลมีอิเล็กตรอนสูงสุดสองตัวในทิศทางการหมุนที่ตรงกันข้ามกัน
B. กฎของ Hund
ฟรีดริชฮันด์นักฟิสิกส์จากเยอรมนี (1927) ได้หยิบยกกฎสำหรับการเติมอิเล็กตรอนในวงโคจรกล่าวคือ:
"ออร์บิทัลที่มีพลังงานเท่ากันแต่ละวงจะถูกเติมด้วยอิเล็กตรอน 1 ตัวในทิศทางเดียวกัน (สปิน) จากนั้นอิเล็กตรอนจะเข้าสู่ออร์บิทัลในทิศทางตรงกันข้าม (สปิน) หรืออีกนัยหนึ่งคือใน subshell ที่แตกต่างกัน เช่นเดียวกันแต่ละออร์บิทัลจะเต็มไปด้วยอิเล็กตรอนหนึ่งตัวในทิศทางเดียวกันของลูกศรจากนั้นอิเล็กตรอนที่เหลือจะถูกเติมเป็นอิเล็กตรอนคู่หูในทิศทางของลูกศรตรงกันข้าม "
เพื่อทำความเข้าใจข้อความข้างต้นลองพิจารณาตัวอย่างแผนภาพอิเล็กตรอนต่อไปนี้:
ที่มา: mediabelajaronline.blogspot.com
ถ้าเราดูแผนภาพวงโคจรขององค์ประกอบ S ในโครงร่าง 3p 4 อิเล็กตรอนทั้งสามจะถูกวางไว้ก่อนด้วยลูกศรขึ้นจากนั้นอิเล็กตรอน 1 ตัวที่เหลือจะแสดงด้วยลูกศรลง สิ่งนี้ทำได้ตามกฎของ Hund
ตอนนี้เป็นคำอธิบายของกฎสำหรับการสร้างแผนภาพวงโคจร ด้วยการปฏิบัติตามกฎข้างต้นคุณสามารถเขียนแผนภาพวงโคจรได้อย่างง่ายดาย คุณมีคำถามเกี่ยวกับเรื่องนี้หรือไม่? กรุณาเขียนคำถามของคุณในคอลัมน์ความคิดเห็น และอย่าลืมแบ่งปันความรู้นี้
