Was ist ein Atomorbital?
Ein Atomorbital ist ein Raumbereich um den Atomkern, in dem sich ein Elektron befindet. Der genaue Ort kann nur mit den Wahrscheinlichkeitsgesetzen angenähert werden. Atomorbitale besetzen kugelförmige Bereiche um den Kern in drei Dimensionen, sodass Elektronen den Kern nicht wie einen Planeten umkreisen, der einen Stern umkreist. Orbitale haben ebenfalls unterschiedliche Formen. Ein Typ, der den Kern eines Atoms symmetrisch umgibt, und ein anderer, der sich auf beiden Seiten des Kerns in verschiedene Richtungen ausbreitet. Jedes Atomorbital, unabhängig von seinem Typ, befindet sich auf unterschiedlichen Energieniveaus, die sich weiter vom Kern weg erstrecken, wobei das niedrigste Energieniveau das nächste ist.
Wenn ein Energieniveau den Kern umgibt, spricht man von einem s-Orbital, und wenn sich das Orbital auf einer Seite ausbreitet, wird es als ein p-Orbital identifiziert. Es gibt auch verschiedene andere Formen von Atomorbitalen, die helfen, die Natur von Elektronen als Wellen, die einen Kern umgeben, zu beschreiben. Atome mit einem einzelnen Elektron sind wie ein Planet mit einer Atmosphäre strukturiert, und Atome mit vielen Elektronen scheinen von einer Elektronenwolke umgeben zu sein. Elektronen in der Nähe des Kerns haben niedrigere Energien, während Orbitale bei höheren Energieniveaus, die weiter vom Kern entfernt sind, komplexer werden.
Eine Quantenzahl wird verwendet, um Elektronenenergiezustände zu definieren, und Elektronen ändern die Energieniveaus durch Emittieren oder Absorbieren von Energie. Zu jedem Zeitpunkt wird der Zustand eines Atoms durch Analyse seiner Elektronenkonfiguration bestimmt, die sich ändern kann, wenn es mit anderen Atomen und Molekülen in der Umgebung interagiert. Auf jeder Ebene gibt es bis zu drei p-Orbitale, mit Ausnahme des ersten um den Kern herum. Je höher das Energieniveau, desto länger ist das Orbital. Jedes Atomorbital enthält zwei Elektronen, die sich durch die Richtung ihres Spins unterscheiden.
In den beteiligten Atomen wechselwirkt jedes Atomorbital bei der Bildung von Molekülen und Verbindungen. In linearen Atomorbitalkombinationen können zwei oder mehr Atome Elektronen zwischen den Orbitalen eines jeden gemeinsam nutzen. Die Theorie der Hybridisierungs-Atomorbitale beschreibt die Form eines Moleküls, wenn es durch ein Atom und nicht durch einige wenige Atome miteinander verbunden ist. Es kann die Kombination von s- und p-Orbitalen enthalten, und die Anzahl der Elektronen wird ebenfalls angegeben. Das Atomorbital jedes Elektrons in einem Atom wird von Experten der Quantenmechanik untersucht, um die Komplexität von Atomen und ihre Wechselwirkung zu verstehen.