軌道とサブレベル: 違いと比較

量子力学は物理学と化学の最も重要なセクションの 1 つです。原子および亜原子粒子の特性について説明します。軌道とサブレベルは、互いに混同されている原子を運ぶ電子の 2 つの部分です。この 2 つはいくつかの類似点を共有していますが、異なる特性を持っています。

主要な取り組み

1. 軌道は電子が存在する可能性が高い領域であり、サブ準位は電子殻内のエネルギー準位です。
2. 各サブレベルは、XNUMX つ以上の軌道 (s、p、d、および f) で構成されます。
3. サブレベルは主量子数と文字でラベル付けされ、電子雲の形状は軌道を表します。

軌道とサブレベル

軌道とは、原子核の周りの空間の XNUMX 次元領域であり、電子が見つかる可能性が最も高い場所です。 サブレベルは、同じ n および l 量子数値を持つ軌道のグループです。 サブレベルには、s、p、d、および f の XNUMX つのタイプがあり、さらに細かく分類できます。

軌道は、原子内の電子の最も可能性の高い位置と挙動を表す数学関数です。 原子の各軌道は、電子のエネルギーを表す XNUMX つの量子数に特徴付けられます。 角張った 運動量、および原子のベクトル コンポーネント。

サブレベルは、量子力学のエネルギー レベルとして定義されます。 化学では、これらのエネルギー準位は原子の電子に関連付けられています。 ただし、物理学では、これらのエネルギー準位は原子核にも関連付けられています。 電子を保持する容量は、サブレベルごとに異なります。

比較表

比較のパラメータ	軌道	サブレベル
定義	電子の位置を表す数学関数。	原子電子と原子核のエネルギー準位。
ディビジョン	それらはサブレベルのタイプです。	それらは軌道の一種です。
電子容量	XNUMX つの軌道は XNUMX つの電子を保持できます。	各サブレベルの容量によって異なります。
形状	対称、ダンベル、または複雑な形状。	形状として定義されていません。
目的	電子の位置の決定。	化学結合の予測。

軌道とは？

軌道は、原子内の電子の最も可能性の高い位置と挙動を表す数学関数です。 軌道は、電子の波動関数としても知られています。 軌道には、s、p、d、および f 軌道の XNUMX つの基本的なタイプがあります。 各軌道は、最大 XNUMX つの電子のみを保持できます。

原子の各軌道は、電子のエネルギー、角運動量、およびベクトルを表す XNUMX つの量子数で特徴付けられます。 コンポーネント 原子の。 角運動量は、電子の電子スピンです。 この軌道内の電子のスピンは正または負のいずれかであり、電子のスピン状態として知られています。

軌道が原子核から根本的に遠ざかるにつれて、軌道のサイズはステップごとに徐々に大きくなり、エネルギーレベルが高くなります。 s 軌道は最小で原子核に最も近い軌道であるため、電子を運ぶ確率が最も高くなります。 一方、f軌道は大きく、核から遠く離れています。 それは非常に高いレベルのエネルギーを運びます。

波動関数による軌道の形状や大きさなどの物理的特徴 広場. 原子核に近い軌道は比較的安定しています。 その結果、形状が定義されました。 S軌道は球対称の形をしており、p軌道とd軌道はダンベルのような形をしており、f軌道はエネルギー準位が高いため複雑な拡散した形をしています。

サブレベルとは?

サブレベルは、量子力学のエネルギー レベルとして定義されます。 化学では、これらのエネルギー準位は原子の電子に関連付けられています。 ただし、物理学では、これらのエネルギー準位は原子核にも関連付けられています。 電子を保持する容量は、サブレベルごとに異なります。 原子のサブレベルは、電子を運ぶさまざまな軌道に分割されます。 原子には主に XNUMX つの主要なエネルギー副準位があります。 サブ準位が増加すると、存在する電子のエネルギーも増加します。

エネルギー準準位 1 には s 軌道が 2 つしかないため、2 つの電子しか運ぶことができません。 一方、エネルギー副準位 2 には 8 つの s 軌道と 3 つの p 軌道があります。 3 つの軌道は 3 つの電子しか運べないため、エネルギー準準位 18 には 4 つの電子を保持する容量があります。 サブレベル 7 に移行すると、エネルギー レベルと容量が大幅に増加します。 サブレベル 3 には、p 軌道よりも 32 つの追加の d 軌道があります。 サブレベル XNUMX には、XNUMX 個の電子を運ぶことができる合計 XNUMX 個の軌道が含まれます。 同様に、サブレベル XNUMX には、サブレベル XNUMX よりも XNUMX つの追加の f 軌道が含まれています。したがって、合計 XNUMX 個の電子を運ぶことができます。

すべての原子の電子の分布は異なります。 これらのサブレベルは、原子核の周りの電子の分布を決定するため、原子が他の元素と形成できる化学結合を予測することができます。

軌道とサブレベルの主な違い

1. 軌道にはスピン方向を持つ電子がありますが、サブ準位にはさまざまなエネルギー準位があります。
2. 軌道はサブレベルのタイプですが、サブレベルは軌道のタイプです。
3. 各軌道は最大 XNUMX つの電子を保持できますが、電子の容量は各サブレベルによって異なります。
4. 軌道には原子内に境界が定義されていませんが、サブレベルは事前に定義されています。
5. 軌道の形状は、対称、ダンベル状、または複雑にすることができますが、サブレベルは形状として定義されません。

参考文献

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

最終更新日 : 11 年 2023 月 XNUMX 日