orbitalerna

Orbitalerna är teoretiska områden i atomens omgivning där elektroner med hög sannolikhet finns placerade. De uppträder som lösningar till Schrödinger-ekvationen för elektronen i kärnans Coulomb-fält och används för att beskriva elektronfördelningen i atomer och molekyler. En orbital kännetecknas av kvanttal: huvudkvanttal n, azimutalt kvanttal l och magnetiskt kvanttal m_l; det tredje kvanttalet m_s beskriver elektronens spinn.

S-orbitaler är sfäriska; p-orbitaler har tre orienteringar i rummet; d- och f- orbitaler har fler och mer komplexa former. Varje orbital kan rymma högst två elektroner, som har motsatta spinn enligt Pauli-exklusionsprincipen. Antalet möjliga orbitaler inom ett skal ökar med n, och varje orbital kan hålla upp till två elektroner.

Energi och ordning: I väteliknande system beror orbitalernas energin primärt på n, men i fler-elektron-atomer påverkas energin också av l, vilket skapar splittring och subskal. Den vanliga ordningen för elektronfyllning följer Aufbau-principen tillsammans med Pauli-exklusionsprincipen och Hunds regel. Exempelvis fylls man ofta i ordningen 1s, 2s, 2p, 3s, 3p, 4s, följt av 3d och så vidare.

Användning: Atomorbitalerna används för att beskriva elektronkonfigurationer i atomer, kemisk bindning och spektrum. I molekyler används molekylorbitaler, som bildas genom kombinationer av atomorbitaler, för att förutse bindingar och elektronfördelning i kemiska föreningar.