Isi
Atom tersusun dari nukleus berat yang dikelilingi oleh elektron ringan. Perilaku elektron diatur oleh aturan mekanika kuantum. Aturan-aturan itu memungkinkan elektron untuk menempati wilayah tertentu yang disebut orbital. Interaksi atom hampir secara eksklusif melalui elektron terluarnya, sehingga bentuk orbital tersebut menjadi sangat penting. Misalnya, ketika atom dibawa bersebelahan, jika orbital terluarnya tumpang tindih maka mereka dapat menciptakan ikatan kimia yang kuat; jadi beberapa pengetahuan tentang bentuk orbital penting untuk memahami interaksi atom.
Bilangan Quantum dan Orbit
Fisikawan merasa nyaman menggunakan tulisan cepat untuk menggambarkan karakteristik elektron dalam atom. Singkatannya adalah dalam hal bilangan kuantum; angka-angka ini hanya bisa berupa bilangan bulat, bukan pecahan. Nomor kuantum utama, n, terkait dengan energi elektron; lalu ada bilangan kuantum orbital, l, dan bilangan kuantum momentum sudut, m. Ada bilangan kuantum lain, tetapi tidak langsung berkaitan dengan bentuk orbital. Orbit bukanlah orbit, dalam arti menjadi jalur di sekitar inti; sebaliknya, mereka mewakili posisi di mana elektron paling mungkin ditemukan.
S Orbitals
Untuk setiap nilai n, ada satu orbital di mana l dan m sama dengan nol. Orbital-orbital itu adalah bola. Semakin tinggi nilai n, semakin besar bola - yaitu, semakin besar kemungkinan elektron akan ditemukan lebih jauh dari nukleus. Bola-bola tidak sama-sama padat di seluruh; mereka lebih seperti cangkang bersarang. Untuk alasan historis, ini disebut orbital s. Karena aturan mekanika kuantum, elektron energi terendah, dengan n = 1, harus memiliki l dan m sama dengan nol, sehingga satu-satunya orbital yang ada untuk n = 1 adalah orbital s. Orbital s juga ada untuk setiap nilai n lainnya.
P Orbit
Ketika n lebih besar dari satu, lebih banyak kemungkinan terbuka. L, nomor kuantum orbital, dapat memiliki nilai apa saja hingga n-1. Ketika l sama dengan satu, orbital disebut p orbital. Orbital P terlihat seperti dumbel. Untuk setiap l, m beralih dari positif ke negatif l dalam langkah satu. Jadi, untuk n = 2, l = 1, m dapat sama dengan 1, 0, atau -1. Itu berarti ada tiga versi orbital p: satu dengan dumbbell atas dan ke bawah, yang lain dengan dumbbell kiri-ke-kanan, dan yang lain dengan dumbbell pada sudut kanan ke kedua yang lain. Orbital P ada untuk semua bilangan kuantum utama yang lebih besar dari satu, meskipun mereka memiliki struktur tambahan karena n semakin tinggi.
D Orbit
Ketika n = 3, maka l dapat sama dengan 2, dan ketika l = 2, m dapat sama dengan 2, 1, 0, -1, dan -2. Orbital l = 2 disebut orbital d, dan ada lima orbital berbeda sesuai dengan nilai m yang berbeda. N = 3, l = 2, m = 0 orbital juga terlihat seperti halter, tetapi dengan donat di tengah. Empat orbital d lainnya terlihat seperti empat telur yang bertumpuk di ujungnya dalam pola persegi. Versi yang berbeda hanya memiliki telur yang menunjuk ke arah yang berbeda.
F Orbitals
Orbital n = 4, l = 3 disebut sebagai orbital f, dan sulit dijelaskan. Mereka memiliki banyak fitur kompleks. Misalnya, n = 4, l = 3, m = 0; m = 1; dan m = -1 orbital berbentuk seperti halter lagi, tapi sekarang dengan dua donat di antara ujung barbel. Nilai-nilai m lainnya terlihat seperti seikat delapan balon, dengan semua simpulnya diikat di tengah.
Visualisasi
Matematika yang mengatur orbital elektron cukup rumit, tetapi ada banyak sumber daya online yang menyediakan realisasi grafis dari orbital yang berbeda. Alat-alat itu sangat membantu dalam memvisualisasikan perilaku elektron di sekitar atom.