Dorbitaalit

D-orbitaalit (d-orbitaalit) ovat viisi elektronin tilaa atomin elektronipilvessä, joiden angular momentum -kvanttiluku l on 2. Ne esiintyvät pääasiassa kolmannen tai sitä suuremman pääkvanttiluvun n-sarjoissa (esim. 3d, 4d). D-orbitaalien nimet ovat dxy, dxz, dyz, dx^2−y^2 ja dz^2.

D-orbitaalit ovat erillisiä muotoja, jotka ovat suunnattuina eri suuntiin koordinaatistojärjestelmässä. Dxy, dxz ja dyz ovat nelilobisia muotoja, joiden lobit ovat suunnattuja akseliensa välissä; dx^2−y^2 on nelilobinen suuntautuen suoraan x- ja y-akseleille; dz^2 on kaksilobinen muoto z-akselin suunnassa, jonka ympärillä on myös toroidinen alue z-akselin ympäri.

Hydrogenin kaltaisissa atomeissa d-orbitaalit ovat energialtaan degenerateja saman n-arvon sisällä. Monissa monien elektronien atomeissa elektronien väliset vuorovaikutukset sekä spin-orbit-kytkentä hajottavat degeneroitumisen ja antavat d-orbitaalien ryhmille erilliset energiatasot, mutta viisi d-orbitaalia muodostaa silti kokonaisuuden.

Merkitään nd, jossa n vastaa pääkvanttilukua (esim. 3d, 4d). Tämä määrittää, millä energiatasolla d-orbitaalit sijaitsevat, ja se on keskeinen käsite siirtymämetallien kemiassa ja spektroskopiassa.

Käytännön merkitys: d-orbitaalien osallistuminen kemiaan vaikuttaa elektronikonfiguraatioon, koordinaatiorakenteisiin ja ominaisuuksiin kuten väriin sekä magnetismiin. Kristallikenttäteoriassa oktaedrisessa ympäristössä d-orbitaalit jaetaan t2g-ryhmään (dxy, dxz, dyz) ja eg-ryhmään (dx^2−y^2, dz^2), jonka jakauma määrittää monien yhdisteiden elektronisen rakenteen. Tetraedrisessa ympäristössä tilanne on päinvastainen ja energiaero on pienempi.

---