原子軌域

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首五軌域之狀(1s、2s、2px、2py、2pz

原子軌域軌態者,電子之所在,亦電子波動之函數也。波函數者,所以示電子之所出沒。以是察其所現,庶乎常見之處,即為軌域。

原子之構,多以波耳設論之,電子繞核,如之繞日,然,電子者,不可視之以粒子也,又軌域非橢圓。實為電子雲,周佈於核。

史、名[]

原子、分子軌域也。左乃軌域圖也。

西元一九〇四年,日本有格致家名長岡半太郎,曰電子環繞原子。九年,丹麥波耳以為電子有固定角動量也。又十三年、量子力學盛,薛丁格方程式釋由函數。

此論轍於軌道之義,化學家馬利肯遂立軌域新詞代之。軌域者,原子之波函數也,須代參數三,曰主量子數(n)、角量子數(l)、磁量子數(m),以定其能量、角動量、方位也,曰量子數。各軌域之數皆異,且可納電子二。s、p、d、f軌者,表角量子數(l=0, 1, 2, 3)、亦示軌狀、排布也。以光譜之徵名之,曰銳系(sharp)、主系(principal)、漫系(diffuse)、基系(fundamental),爾後者則依字母序之(略j)。

層次[]

電子層[]

最簡分佈也,計自裡而表。層數者,主量子數也,每容電子有限,乃層級平方之兩倍也。

主量子數 亞層之數 容電子數22
K
L
M 十八
N 卅二
O 五十

雖三、四、五層者,容及十八、卅二、五十,尋常皆未盈也。者十九,首層(1s)有二,次層(2s2p)有八,然第三層者,弗為九矣。此蓋乎亞層能量之高低矣,故第三層(3s3p)只納八,第四層(4s)則納一矣。)

亞層[]

各層皆可割分,曰電子亞層,又以其狀分以五類(或有類六於新元素者),亞層,軌域之合矣:

亞層之名 角量子數 軌域數 電子數
s 球狀 s從Sharp,銳系光譜也
p 雙啞鈴狀或吊鐘狀 p從Principal,主系光譜也
d 四啞鈴狀或吊鐘狀 d從Diffused,漫系光譜也
f 六啞鈴狀或吊鐘狀 十四 f從Fundamental,基系光譜也
g 八啞鈴狀或吊鐘狀 十八 爾後者依字母序之
h 未察之 十一 廿二 依字母序之

電子層一覽[]

s(l為〇) p(l為一) d(l為二) f(l為三)
m為〇 m為〇 m為正負一 m為〇 m為正負一 m為正負二 m為〇 m為正負一 m為正負二 m為正負三
s pz px py dz2 dxz dyz dxy dx2-y2 fz3 fxz2 fyz2 fxyz fz(x2-y2) fx(x2-3y2) fy(3x2-y2)
n為一 S1M0.png
n為二 S2M0.png P2M0.png P2x.png P2y.png
n為三 S3M0.png P3M0.png P3x.png P3y.png D3M0.png D3xz.png D3yz.png D3xy.png D3x2-y2.png
n為四 S4M0.png P4M0.png P4x.png P4y.png D4M0.png D4xz.png D4yz2.png D4xy.png D4x2-y2.png F4M0.png F4xz2.png F4yz2.png F4xyz.png F4z(x2-y2).png F4x(x2-3y2).png F4y(3x2-y2).png
n為五 S5M0.png P5M0.png P5x.png P5y.png D5M0.png D5xz.png D5yz.png D5xy.png D5x2-y2.png . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
n為六 S6M0.png P6M0.png P6x.png P6y.png . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
n為七 S7M0.png . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

為便悉之,s軌之圖乃割半也。

1s者,至近核也,可納電子者二。

將軌域混之,可得繁若混成軌域者,可見於烷烴之類。

軌域[]

亞層之電子組合矣,各軌域者,只容電子一對矣。亞層軌域之量必為奇數,下示之。此以磁量子數表之。

亞層之名 角量子數 軌域數 電子數 磁量子數
s
p 負一、〇、正一
d 負二、負一、〇、正一、正二
f 十四 負三、負二、負一、〇、正一、正二、正三
g 十八 負四、負三、負二、負一、〇、正一、正二、正三、正四
h 十一 廿二 負五、負四、負三、負二、負一、〇、正一、正二、正三、正四、正五

電子[]

各軌域之電子,至盡有二,兩電子之自旋必反。 電子之轉向者、自旋量子數也,曰上旋值正二分之一(符)、曰下旋值負二分之一(符)矣。

[]

陳藝菁、張祖辛,原子軌域(Atomic orbital),國科會高瞻計畫資源平台。2010年12月11日閱。

Milton Orchin, Roger S. Macomber, Allan Pinhas, and R. Marshall Wilson

化工辭典,化學工業出版社,2001,9787502525972