Dorbitaaleja

D-orbitaaleja (d-orbitaaleja) ovat atomien elektronien energiatiloja, joissa l-arvo on 2. Näille tiloille kuuluu viisi magneettisen kvanttiluvun arvoa ml ∈ { -2, -1, 0, 1, 2 }. D-orbitaalit esiintyvät pääkvanttiluvun n ≥ 3 alikokonaisuuksissa, kuten 3d-, 4d- ja 5d-sarjoissa.

Käytännössä näiden tilojen energiat eroavat monien elektronien atomeissa elektronien välisen repulsion sekä spin-orbitaali-kytkennän vuoksi. Vapaassa atomissa d-orbitaalit olisivat teoriassa samantasoisia, mutta todellisissa atomeissa energiarakenne eriytyy näiden tekijöiden vuoksi.

D-orbitaaleilla on viisi muotoa: dx2−y2, dz2, dxy, dxz ja dyz. Ne sijaitsevat suunnattuina koordinaatistoon ja niillä on erilaisia lobien suuntia, mikä vaikuttaa niiden vuorovaikutukseen ligandreittien kanssa.

Kristallikenttä- ja ligand-field-teoriat kuvaavat d-orbitaalien energian hajontaa ympäristön mukaan. Octahedraalikentässä d-orbitaaleja jaetaan eg-ryhmään (dx2−y2, dz2) ja t2g-ryhmään (dxy, dxz, dyz), ja niiden energian ero tunnetaan Δo. Tetraedrisessä kentässä ero on päinvastainen ja Δt on yleensä pienempi. D-electronien sijoittuminen näihin tiloihin määrää komplekssien värin, magnetismin ja reaktiokyvyn; erityisesti siirtometallikomplekseissa näkyvät d-d-siirtymät ja spin-käyttäytyminen.

D-orbitaaleilla on keskeinen rooli sekä perusfysiikassa että kemiassa, ja ne auttavat selittämään atomien rakennetta, materiaaleja sekä katalyyttisiä ja optisia ominaisuuksia.