Cơ học lượng tử là một trong những phần quan trọng nhất của Vật lý và Hóa học. Nó mô tả các tính chất của các hạt nguyên tử và hạ nguyên tử. Quỹ đạo và cấp độ phụ là hai phần của các electron mang nguyên tử bị nhầm lẫn với nhau. Mặc dù cả hai có một số điểm tương đồng nhưng chúng mang những đặc tính khác nhau.
Các nội dung chính
- Các quỹ đạo là các khu vực có khả năng tìm thấy các điện tử, trong khi các mức phụ là các mức năng lượng trong lớp vỏ điện tử.
- Mỗi lớp con bao gồm một hoặc nhiều quỹ đạo: s, p, d và f.
- Các mức con được dán nhãn bằng các số lượng tử chính và các chữ cái, trong khi hình dạng đám mây điện tử biểu thị các quỹ đạo.
Quỹ đạo vs Sublevels
Một quỹ đạo là một vùng không gian ba chiều xung quanh hạt nhân của một nguyên tử nơi mà một electron có nhiều khả năng được tìm thấy nhất. Một mức con là một nhóm các quỹ đạo có cùng giá trị số lượng tử n và l. Có bốn loại cấp độ con: s, p, d và f, có thể được chia nhỏ hơn nữa.
Quỹ đạo là các hàm toán học mô tả vị trí và hành vi có thể xảy ra nhất của các electron trong nguyên tử. Mỗi quỹ đạo của một nguyên tử được đặc trưng thành ba số lượng tử mô tả năng lượng, động lượng góc và thành phần vectơ của nguyên tử.
Các mức con được định nghĩa là các mức năng lượng trong Cơ học lượng tử. Trong hóa học, các mức năng lượng này được liên kết với các electron của nguyên tử. Tuy nhiên, trong vật lý, các mức năng lượng này cũng gắn liền với hạt nhân. Khả năng giữ các electron thay đổi theo mọi phân lớp.
Bảng so sánh
| Các thông số so sánh | Quỹ đạo | Cấp lại |
|---|---|---|
| Định nghĩa | Các hàm toán học mô tả vị trí của các electron. | Các mức năng lượng của electron và hạt nhân nguyên tử. |
| Phòng | Chúng là các loại cấp độ con. | Chúng là các loại quỹ đạo. |
| Công suất điện tử | Một quỹ đạo có thể chứa hai electron. | Thay đổi theo khả năng của từng cấp phụ. |
| Hình dạng | Đối xứng, quả tạ, hoặc hình dạng phức tạp. | Không được định nghĩa là hình dạng. |
| Mục đích | Xác định vị trí của các electron. | Dự đoán liên kết hóa học. |
Quỹ đạo là gì?
Quỹ đạo là các hàm toán học mô tả vị trí và hành vi có thể xảy ra nhất của các electron trong nguyên tử. Một obitan còn được gọi là hàm sóng của electron. Bốn loại quỹ đạo cơ bản tồn tại s, p, d và f-orbital. Mỗi quỹ đạo chỉ có thể chứa tối đa hai electron.
Mỗi quỹ đạo của một nguyên tử được đặc trưng thành ba số lượng tử mô tả năng lượng, động lượng góc và thành phần vectơ của nguyên tử. Động lượng góc là spin của electron. Spin này của các electron trong quỹ đạo là dương hoặc âm, được gọi là trạng thái spin của electron.
Khi các quỹ đạo di chuyển hoàn toàn ra khỏi hạt nhân, kích thước của chúng tăng dần theo từng bước dẫn đến mức năng lượng cao hơn. Vì obitan s là obitan nhỏ nhất và gần hạt nhân nhất nên nó có xác suất mang electron cao nhất. Mặt khác, quỹ đạo f lớn và ở xa hạt nhân. Nó mang một mức năng lượng rất cao.
Các đặc tính vật lý của quỹ đạo, bao gồm hình dạng và kích thước của nó, tùy thuộc vào bình phương của hàm sóng. Các quỹ đạo gần hạt nhân tương đối ổn định hơn. Kết quả là họ đã xác định được hình dạng. Các quỹ đạo S có hình dạng đối xứng hình cầu, quỹ đạo p và quỹ đạo d có hình dạng giống như quả tạ và quỹ đạo f có hình dạng khuếch tán phức tạp vì chúng có mức năng lượng cao.
Cấp phụ là gì?
Các mức năng lượng phụ được định nghĩa là các mức năng lượng trong Cơ học lượng tử. Trong hóa học, các mức năng lượng này liên quan đến các electron của nguyên tử. Tuy nhiên, trong vật lý, các mức năng lượng này cũng liên quan đến hạt nhân. Khả năng giữ electron thay đổi theo từng mức năng lượng phụ. Các mức năng lượng phụ của một nguyên tử được chia thành các orbital khác nhau mang electron. Có bốn mức năng lượng phụ chính của nguyên tử. Khi mức năng lượng phụ tăng lên, năng lượng của các electron hiện diện cũng tăng lên.
Phân lớp năng lượng 1 chỉ có một quỹ đạo s, vì vậy nó chỉ có thể mang hai electron. Mặt khác, phân lớp năng lượng 2 có một obitan s và ba obitan p. Vì một obitan chỉ có thể mang 2 electron nên phân lớp năng lượng 2 có khả năng chứa 8 electron. Khi chúng ta chuyển sang cấp độ phụ 3, mức năng lượng và khả năng tăng lên đáng kể. Cấp con 3 có thêm năm quỹ đạo d so với quỹ đạo p. Phân lớp 3 bao gồm tổng cộng chín quỹ đạo có thể mang 18 electron. Tương tự, phân lớp 4 chứa thêm 7 obitan f so với phân lớp 3. Do đó, nó có thể mang tổng cộng 32 electron.
Sự phân bố electron trong mọi nguyên tử là khác nhau. Các mức con này xác định sự phân bố của các electron xung quanh hạt nhân và do đó, nó cho phép chúng ta dự đoán các liên kết hóa học mà nguyên tử có thể hình thành với các nguyên tố khác.
Sự khác biệt chính giữa các quỹ đạo và cấp độ con
- Các quỹ đạo có các electron có hướng quay, trong khi các mức con có các mức năng lượng khác nhau.
- Các quỹ đạo là các loại cấp độ con, trong khi cấp độ con là các loại quỹ đạo.
- Mỗi quỹ đạo có thể chứa tối đa hai electron, trong khi khả năng của các electron thay đổi theo từng cấp độ con.
- Các quỹ đạo không có ranh giới xác định bên trong nguyên tử, trong khi các mức con được xác định trước.
- Hình dạng của các quỹ đạo có thể đối xứng, giống như quả tạ hoặc phức tạp, trong khi các cấp độ con không được xác định là hình dạng.
- https://link.springer.com/article/10.1007/BF02461321
- https://iopscience.iop.org/article/10.1088/0022-3700/20/16/028/meta
Tôi đã nỗ lực rất nhiều để viết bài đăng trên blog này nhằm cung cấp giá trị cho bạn. Nó sẽ rất hữu ích cho tôi, nếu bạn cân nhắc chia sẻ nó trên mạng xã hội hoặc với bạn bè/gia đình của bạn. CHIA SẺ LÀ ♥️
