Orbitale vs. Unterebenen: Unterschied und Vergleich

Die Quantenmechanik ist einer der wichtigsten Bereiche der Physik und Chemie. Es beschreibt die Eigenschaften atomarer und subatomarer Teilchen. Orbitale und Unterebenen sind zwei Teile elektronentragender Atome, die miteinander verwechselt sind. Obwohl die beiden einige Gemeinsamkeiten aufweisen, weisen sie unterschiedliche Eigenschaften auf.

Key Take Away

1. Orbitale sind Regionen, in denen sich wahrscheinlich Elektronen befinden, während Unterebenen Energieniveaus innerhalb einer Elektronenhülle sind.
2. Jede Unterebene besteht aus einem oder mehreren Orbitalen: s, p, d und f.
3. Unterebenen sind mit Hauptquantenzahlen und -buchstaben gekennzeichnet, während die Form der Elektronenwolke Orbitale darstellt.

Orbitale vs. Unterebenen

Ein Orbital ist ein dreidimensionaler Raumbereich um den Kern eines Atoms, in dem sich am wahrscheinlichsten ein Elektron befindet. Eine Unterebene ist eine Gruppe von Orbitalen mit denselben n- und l-Quantenzahlenwerten. Es gibt vier Arten von Unterebenen: s, p, d und f, die weiter unterteilt werden können.

Orbitale sind mathematische Funktionen, die den wahrscheinlichsten Ort und das wahrscheinlichste Verhalten von Elektronen in einem Atom beschreiben. Jedes Orbital eines Atoms wird durch drei Quantenzahlen charakterisiert, die die Energie des Elektrons beschreiben, eckig Impuls und die Vektorkomponente des Atoms.

Unterebenen werden in der Quantenmechanik als Energieniveaus definiert. In der Chemie werden diese Energieniveaus den Elektronen des Atoms zugeordnet. In der Physik werden diese Energieniveaus jedoch auch dem Kern zugeordnet. Die Fähigkeit, Elektronen zu halten, variiert mit jeder Unterebene.

Vergleichstabelle

Vergleichsparameter	Orbitale	Unterebenen
Definition	Mathematische Funktionen, die den Standort der Elektronen beschreiben.	Energieniveaus von Atomelektronen und Atomkern.
Division	Sie sind Arten von Unterebenen.	Sie sind Arten von Umlaufbahnen.
Elektronenkapazität	Ein Orbital kann zwei Elektronen aufnehmen.	Variiert mit der Kapazität jeder Unterebene.
Form	Symmetrische, hantelförmige oder komplexe Formen.	Nicht als Formen definiert.
Zweck	Bestimmung des Ortes von Elektronen.	Vorhersage chemischer Bindungen.

Was sind Orbitale?

Orbitale sind mathematische Funktionen, die den wahrscheinlichsten Ort und das wahrscheinlichste Verhalten von Elektronen in einem Atom beschreiben. Ein Orbital wird auch als Wellenfunktion des Elektrons bezeichnet. Es gibt vier Grundtypen von Orbitalen: s-, p-, d- und f-Orbitale. Jedes Orbital kann nur maximal zwei Elektronen aufnehmen.

Jedes Orbital eines Atoms wird durch drei Quantenzahlen charakterisiert, die die Energie, den Drehimpuls und den Vektor des Elektrons beschreiben Komponente des Atoms. Der Drehimpuls ist der Elektronenspin des Elektrons. Dieser Spin von Elektronen im Orbital ist entweder positiv oder negativ, was als Spinzustände von Elektronen bekannt ist.

Da sich die Orbitale radikal vom Kern entfernen, nehmen ihre Größen mit jedem Schritt allmählich zu, was zu höheren Energieniveaus führt. Da das s-Orbital das kleinste und dem Kern am nächsten liegende Orbital ist, hat es die höchste Wahrscheinlichkeit, Elektronen zu tragen. Andererseits ist das f-Orbital groß und weit vom Kern entfernt. Es trägt ein sehr hohes Maß an Energie.

Physikalische Eigenschaften des Orbitals, einschließlich seiner Form und Größe, abhängig von der Wellenfunktion quadratisch. Die kernnahen Orbitale sind vergleichsweise stabiler. Dadurch haben sie definierte Formen. S-Orbitale haben eine kugelsymmetrische Form, p-Orbitale und d-Orbitale haben die Form von Hanteln, und f-Orbitale haben komplexe diffuse Formen, da sie hohe Energieniveaus haben.

Was sind Unterebenen?

Unterebenen werden in der Quantenmechanik als Energieniveaus definiert. In der Chemie werden diese Energieniveaus den Elektronen des Atoms zugeordnet. In der Physik werden diese Energieniveaus jedoch auch dem Kern zugeordnet. Die Fähigkeit, Elektronen zu halten, variiert mit jeder Unterebene. Unterebenen eines Atoms sind in verschiedene Orbitale unterteilt, die Elektronen tragen. Es gibt hauptsächlich vier Hauptenergie-Unterebenen von Atomen. Mit zunehmendem Unterniveau steigt auch die Energie der vorhandenen Elektronen.

Die Energieunterebene 1 hat nur ein s-Orbital, kann also nur zwei Elektronen tragen. Andererseits hat die Energieunterebene 2 ein s-Orbital und drei p-Orbitale. Da ein Orbital nur 2 Elektronen tragen kann, hat die Energieunterebene 2 die Kapazität, 8 Elektronen zu halten. Wenn wir uns auf Unterebene 3 bewegen, steigen die Energieniveaus und die Kapazität deutlich an. Sublevel 3 hat fünf zusätzliche d-Orbitale als p-Orbitale. Unterebene 3 umfasst insgesamt neun Orbitale, die 18 Elektronen tragen können. In ähnlicher Weise enthält Sublevel 4 7 zusätzliche f-Orbitale als Sublevel 3. Daher kann es insgesamt 32 Elektronen tragen.

Die Verteilung der Elektronen in allen Atomen ist unterschiedlich. Diese Unterebenen bestimmen die Verteilung der Elektronen um den Kern herum und erlauben uns daher, die chemischen Bindungen vorherzusagen, die das Atom mit anderen Elementen bilden kann.

Hauptunterschiede zwischen Orbitalen und Unterebenen

1. Orbitale haben Elektronen mit Spinrichtungen, während Unterebenen unterschiedliche Energieniveaus haben.
2. Orbitale sind Arten von Unterebenen, während Unterebenen Arten von Umlaufbahnen sind.
3. Jedes Orbital kann maximal zwei Elektronen aufnehmen, wobei die Kapazität der Elektronen mit jeder Unterebene variiert.
4. Orbitale haben keine definierten Grenzen innerhalb des Atoms, während Unterebenen vordefiniert sind.
5. Die Form von Orbitalen kann symmetrisch, hantelartig oder komplex sein, während Unterebenen nicht als Formen definiert sind.

Bibliographie

1. https://link.springer.com/article/10.1007/BF02461321
2. https://iopscience.iop.org/article/10.1088/0022-3700/20/16/028/meta

Letzte Aktualisierung: 11. Juni 2023