orbitálok

Az orbitál egy kvantummechanikai hullámfüggvény által leírt valószínűségi sűrűség, amely meghatározza az elektron valószínű helyét egy adott atommag környezetben. Az orbitálok megoldások a Schrödinger-egyenletre, amelyet a nukleáris Coulomb-potenciál ír le. Az elektronok kvantumszámai n, l és m_l határozzák meg egy adott orbitál tulajdonságait: a főkvantumszám n a héjakat, az oldal- vagy alhéjakat l (l = 0,1,2,3…), a mágneses kvantumszám m_l pedig az irányát adja meg. Az elektron spinje külön kvantumberendedség, m_s = ±1/2.

Az alapvető orbitál-típusokat a l értéke alapján nevezzük: s-szubshell (l = 0) gömbszerű térfogat; p-szubshell (l = 1) három degenerate orbitálja vízszintes és függőleges tengelyek mentén ambivalens alakú; d-szubshell (l = 2) és f-szubshell (l = 3) bonyolultabb alakú orbitálokat eredményez. Az orbitálok alakja és mérete a n és l függvénye: a radialis nodek száma n - l - 1, az angularis nodek száma pedig l. Energia szempontból az elszigetelt hidrogénhez hasonló esetben az energia főleg n-től függ, a többi elektronhatás finomítja a szinteket, különösen több elektronos atomoknál.

Az elektronok orbitálokra töltésének szabályait az Aufbau-elv, Hund szabálya és a Pauli kizárási elv írják le. Az orbitálok térbeli elrendezése, valamint az elektronok spinje együtt határozza meg a kémiai kötéseket és a molekulák elektronelrendezését, azaz a kémiai tulajdonságokat. A molekuláris orbitál-elmélet ehhez a fogalomkörhöz kapcsolja az egyedi atomorbitálokat, és a kötési tendencia kvantumos leírását adja.