Квантовая механика - один из важнейших разделов физики и химии. Он описывает свойства атомных и субатомных частиц. Орбитали и подуровни - это две части электронов, несущих атомы, которые часто путают друг с другом. Несмотря на то, что у них есть несколько общих черт, они обладают разными свойствами.
Орбитали против подуровней
Разница между орбиталями и подуровнями заключается в том, что орбитали - это пространства внутри атомов, которые имеют наибольшую вероятность переноса электронов, тогда как подуровни относятся к разделению уровней энергии, переносимых электронами. В атоме подуровень разделен на различные орбитали.
Орбитали - это математические функции, которые описывают наиболее вероятное расположение и поведение электронов в атоме. Каждая орбиталь атома характеризуется тремя квантовыми числами, которые описывают энергию электрона, угловой момент и векторную составляющую атома.
Подуровни определяются как уровни энергии в квантовой механике. В химии эти энергетические уровни связаны с электронами атома. Однако в физике эти энергетические уровни также связаны с ядром. Способность удерживать электроны зависит от каждого подуровня.
Таблица сравнения орбиталей и подуровней
| Параметры сравнения | Орбитали | Подуровни |
| Определение | Математические функции, описывающие расположение электронов. | Уровни энергии атомных электронов и ядра. |
| Разделение | Это типы подуровней. | Это типы орбит. |
| Электронная емкость | Одна орбиталь может содержать два электрона. | Зависит от мощности каждого подуровня. |
| Форма | Симметричные, гантели или сложные формы. | Не определяется как формы. |
| Цель | Определение местонахождения электронов. | Прогнозирование химических связей. |
Что такое орбитали?
Орбитали - это математические функции, которые описывают наиболее вероятное расположение и поведение электронов в атоме. Орбиталь также известна как волновая функция электрона. Существует четыре основных типа орбиталей, включая s, p, d и f-орбитали. Каждая орбиталь может содержать не более двух электронов.
Каждая орбиталь атома характеризуется тремя квантовыми числами, которые описывают энергию электрона, угловой момент и векторную составляющую атома. Угловой момент - это электронный спин электрона. Этот спин электронов на орбитали может быть положительным или отрицательным, что известно как спиновые состояния электронов.
Поскольку орбитали радикально удаляются от ядра, их размеры постепенно увеличиваются с каждым шагом, что приводит к более высоким уровням энергии. Поскольку s-орбиталь - это наименьшая и ближайшая к ядру орбиталь, она имеет самую высокую вероятность переноса электронов. С другой стороны, f-орбиталь большая и далеко от ядра. Он несет в себе очень высокий уровень энергии.
Физические характеристики орбитали, включая ее форму и размер, зависят от квадрата волновой функции. Орбитали, близкие к ядру, сравнительно более стабильны. В результате они обрели определенные формы. S-орбитали сферически симметричны по форме, p-орбитали и d-орбитали имеют форму гантелей, а f-орбитали имеют сложную диффузную форму, поскольку они имеют высокие уровни энергии.
Что такое подуровни?
Подуровни определяются как уровни энергии в квантовой механике. В химии эти энергетические уровни связаны с электронами атома. Однако в физике эти энергетические уровни также связаны с ядром. Способность удерживать электроны зависит от каждого подуровня. Подуровни атома делятся на различные орбитали, несущие электроны. В основном существует четыре основных энергетических подуровня атомов. По мере увеличения подуровня увеличивается и энергия присутствующих электронов.
Энергетический подуровень 1 имеет только одну s-орбиталь, поэтому он может нести только два электрона. С другой стороны, энергетический подуровень 2 имеет одну s-орбиталь и три p-орбитали. Поскольку одна орбиталь может нести только 2 электрона, энергетический подуровень 2 может удерживать 8 электронов. Когда мы переходим на подуровень 3, уровни энергии и емкость значительно увеличиваются. Подуровень 3 имеет пять дополнительных d-орбиталей, чем p-орбитали. Подуровень 3 включает в себя девять орбиталей, которые могут нести 18 электронов. Точно так же подуровень 4 содержит 7 дополнительных f-орбиталей, чем подуровень 3. Следовательно, он может нести в общей сложности 32 электрона.
Распределение электронов во всех атомах разное. Эти подуровни определяют распределение электронов вокруг ядра и, следовательно, позволяют нам предсказать химические связи, которые атом может образовывать с другими элементами.
Основные различия между орбиталями и подуровнями
Вывод
Распределение электронов вокруг ядра, несомненно, является одной из важнейших концепций квантовой механики. Он формирует основу для определения глубины резкости и позволяет нам изучить, как электроны остаются стабильными, вращаясь вокруг ядра атома. Хотя орбитали и подуровни являются ключевыми частями атомной структуры, их часто путают друг с другом. Это из-за тесной взаимосвязи между ними.
Атомная структура элементов изучается на основе модели атома Бора, предложенной Нилом Бором в 1915 году. Хотя в модели Бора было несколько ограничений, она все же четко объясняла ядро атома, уровни энергии, и стабильное вращение электронов вокруг ядра. Четыре постулата были выведены из модели Бора для изучения атомных структур всех элементов.
Хотя подуровни - это определенные границы, расположенные на постоянном радиусе от ядра, они напрямую не переносят электроны в себе. Подуровни далее делятся на орбитали, которые переносят электроны внутри себя. Поскольку каждый подуровень имеет разное количество орбиталей, емкость, уровни энергии и стабильность также зависят от подуровня.
