Orbitale atomowe

Najgęstszy obszar chmury elektronowej – w którym elektron jest najbardziej prawdopodobny – jest opisany w kategoriach orbitali atomowych.  

Kształt orbitala atomowego jest określony przez liczbę kwantową momentu pędu, l. Przypomnijmy, że wartości l są oparte na głównej liczbie kwantowej, n — możliwe wartości l mieszczą się w zakresie od 0 do n − 1. Gdy n jest większe niż jeden, istnieje wiele podpoziomów. Każda wartość l odpowiada orbitalowi s, p, d lub f.

Orbital o najniższej energii to orbital 1s. Jest to sferycznie symetryczny orbital . Gęstość prawdopodobieństwa orbitalu 1s pokazuje, że elektron najprawdopodobniej znajduje się w jądrze. Jednak biorąc pod uwagę siły elektrostatyczne między protonami a elektronami - jest to mało prawdopodobne. 

Pomnożenie gęstości prawdopodobieństwa przez objętość cienkich sferycznych powłok o promieniu r jest bardziej reprezentatywne. Całkowite prawdopodobieństwo znalezienia elektronu w cienkiej powłoce w odległości r od jądra jest funkcją rozkładu radialnego. 

W przypadku wodoru największe prawdopodobieństwo znalezienia elektronu wynosi 52,9 pikometra od jądra. Zatem kształt orbitalu atomowego 1s dla wodoru jest sferyczny o promieniu 52,9 pikometrów.

Orbitale 2s i 3s są również sferyczne. Są większe i mają węzły. W węźle prawdopodobieństwo znalezienia elektronu wynosi zero. 

Główne poziomy z n równym dwóm lub więcej zawierają również trzy orbitale p. Są one w kształcie płata z węzłem w jądrze. Ich orientacja jest opisana przez wartość m_l. Trzy orbitale p są do siebie prostopadłe.

Główne poziomy n równe trzem lub więcej mają również pięć orbitali d. Orbitale d o kształcie koniczyny mają cztery płaty o dużej gęstości elektronów i dwie prostopadłe płaszczyzny węzłowe. Jeden z orbitali d jest nieco inny. 

Orbitale f mają więcej płatów i węzłów. Orbitale te istnieją dla głównych poziomów n równych czterem lub więcej. 

Kiedy nałożysz orbitale na siebie, pojawi się mniej więcej kulisty kształt. Dlatego atomy są zwykle przedstawiane jako kule.