Orbitaalit ovat olemassa riippumatta siitä, onko elektroni niillä (varatut kiertoradat) vai poissa (vapaat orbitaalit). Jokaisen elementin atomilla, alkaen vedystä ja päättyen viimeiseen tähän mennessä saatuun alkuaineeseen, on täydellinen sarja kaikkia orbitaaleja kaikilla elektroniikkatasoilla. Niiden täyttyminen elektroneilla tapahtuu sarjanumeron eli ytimen varauksen kasvaessa.
s- Yllä esitetyllä tavalla kiertoradoilla on pallomainen muoto ja siksi sama elektronitiheys kolmiulotteisten koordinaattien kunkin akselin suunnassa:
Jokaisen atomin ensimmäinen elektroninen taso sisältää vain yhden s- kiertoradalla. Alkaen toisesta elektronisesta tasosta, lisäksi s- orbitaalit näkyvät myös kolme R- kiertoradat. Niillä on tilavien kahdeksoiden muoto, tältä näyttää todennäköisimmän sijainnin alue R-elektroni atomiytimen alueella. Jokainen R-orbital sijaitsee jollakin kolmesta keskenään kohtisuorasta akselista, tämän mukaisesti otsikossa R-orbitaalit osoittavat vastaavaa indeksiä käyttäen akselin, jota pitkin sen suurin elektronitiheys sijaitsee:
Nykyaikaisessa kemiassa orbitaali on määrittävä käsite, jonka avulla voidaan tarkastella kemiallisten sidosten muodostumisprosesseja ja analysoida niiden ominaisuuksia, kun taas huomio keskittyy niiden elektronien kiertoradoihin, jotka osallistuvat kemiallisten sidosten muodostumiseen, eli valenssiin. elektroneja, yleensä nämä ovat viimeisen tason elektroneja.
Hiiliatomilla alkutilassaan toisella (viimeisellä) elektronitasolla on kaksi elektronia per s-orbitaalit (merkitty sinisellä) ja yksi elektroni kahta kohden R-orbitaalit (merkitty punaisella ja keltaisella), kolmas orbitaali - pz-vapaa:
Hybridisaatio.
Siinä tapauksessa, että hiiliatomi osallistuu tyydyttyneiden yhdisteiden muodostumiseen (jotka eivät sisällä useita sidoksia), yksi s- orbitaali ja kolme R-orbitaalit yhdistyvät muodostaen uusia orbitaaleja, jotka ovat alkuperäisten orbitaalien hybridejä (prosessia kutsutaan hybridisaatioksi). Hybridiorbitaalien lukumäärä on aina yhtä suuri kuin alkuperäisten, tässä tapauksessa neljä. Tuloksena olevat hybridiorbitaalit ovat muodoltaan identtisiä ja ulkoisesti muistuttavat epäsymmetrisiä tilavuuskahdeksoita:
Koko rakenne näyttää ikään kuin kirjoitettuna säännölliseen tetraedriin - säännöllisistä kolmioista koottuun prismaan. Tässä tapauksessa hybridiorbitaalit sijaitsevat pitkin tällaisen tetraedrin akseleita, minkä tahansa kahden akselin välinen kulma on 109°. Hiilen neljä valenssielektronia sijaitsevat näillä hybridiradoilla:
Orbitaalien osallistuminen yksinkertaisten kemiallisten sidosten muodostukseen.
Neljällä identtisellä kiertoradalla olevien elektronien ominaisuudet ovat vastaavat, näiden elektronien osallistuessa muodostuneet kemialliset sidokset vuorovaikutuksessa samantyyppisten atomien kanssa ovat vastaavat.
Hiiliatomin vuorovaikutukseen neljän vetyatomin kanssa liittyy pitkänomaisten hybridihiiliradan keskinäinen päällekkäisyys pallomaisten vetyratojen kanssa. Jokaisessa kiertoradassa on yksi elektroni, päällekkäisyyden seurauksena jokainen elektronipari alkaa liikkua yhdistettyä - molekyylikiertorataa pitkin.
Hybridisaatio johtaa vain yhden atomin kiertoradan muodon muutokseen, ja kahden atomin (hybridi tai tavallinen) kiertoradan päällekkäisyys johtaa kemiallisen sidoksen muodostumiseen niiden välille. Tässä tapauksessa ( cm. alla oleva kuva) suurin elektronitiheys sijaitsee kahta atomia yhdistävää linjaa pitkin. Tällaista sidosta kutsutaan s-sidokseksi.
Syntyvän metaanin rakenteen perinteisessä kirjoituksessa käytetään valenssipalkin symbolia päällekkäisten kiertoradan sijaan. Rakenteen kolmiulotteisessa kuvassa piirustuksen tasolta katsojaan suunnattu valenssi näytetään yhtenäisenä kiilamaisena viivana ja piirustuksen tason yli menevä valenssi katkoviivana kiilana. muotoiltu viiva:
Siten metaanimolekyylin rakenteen määrää hiilihybridikiertoradan geometria:
Etaanimolekyylin muodostuminen on samanlainen kuin yllä esitetty prosessi, erona on se, että kun kahden hiiliatomin hybridiorbitaalit menevät päällekkäin, muodostuu C-C-sidos:
Etaanimolekyylin geometria muistuttaa metaania, sidoskulmat ovat 109°, mikä määräytyy hiilihybridiratojen tilajärjestelyn mukaan:
Orbitaalien osallistuminen useiden kemiallisten sidosten muodostukseen.
Etyleenimolekyyli muodostuu myös hybridiorbitaalien osallistuessa, kuitenkin yksi s-orbitaali ja vain kaksi R-orbitaalit ( p x ja RU), kolmas orbitaali on pz, suunnattu akselia pitkin z, ei osallistu hybridien muodostukseen. Kolmesta alkuperäisestä kiertoradalta syntyy kolme hybridiorbitaalia, jotka sijaitsevat samassa tasossa ja muodostavat kolmen säteen tähden, akselien väliset kulmat ovat 120 °:
Kaksi hiiliatomia kiinnittää neljä vetyatomia ja myös toisiinsa muodostaen C-C s-sidoksen:
kaksi orbitaalia pz, jotka eivät osallistuneet hybridisaatioon, menevät päällekkäin, niiden geometria on sellainen, että päällekkäisyyttä ei tapahdu C-C-sidoslinjaa pitkin, vaan sen ylä- ja alapuolella. Tuloksena muodostuu kaksi kasvaneen elektronitiheyden omaavaa aluetta, joihin sijoitetaan kaksi elektronia (merkitty sinisellä ja punaisella), jotka osallistuvat tämän sidoksen muodostumiseen. Siten muodostuu yksi molekyyliorbitaali, joka koostuu kahdesta avaruudessa erotetusta alueesta. Sidosta, jossa suurin elektronitiheys sijaitsee kahta atomia yhdistävän viivan ulkopuolella, kutsutaan p-sidokseksi:
Toinen valenssiviiva kaksoissidoksen nimityksessä, jota on käytetty laajalti kuvaamaan tyydyttymättömiä yhdisteitä yli vuosisadan ajan, tarkoittaa nykyisessä mielessä kahden lisääntyneen elektronitiheyden omaavan alueen läsnäoloa C-C-sidosviivan vastakkaisilla puolilla. .
Eteenimolekyylin rakenne saadaan hybridiorbitaalien geometriasta, H-C-H-sidoskulma on 120°:
Asetyleenin muodostuksessa yksi s-orbitaali ja yksi p x-orbital (orbitals py ja pz eivät ole mukana hybridien muodostumisessa). Tuloksena olevat kaksi hybridiorbitaalia sijaitsevat samalla linjalla akselia pitkin X:
Hybridiorbitaalien keskinäinen päällekkäisyys keskenään ja vetyatomien kiertoradan kanssa johtaa s-sidosten C-C ja C-H muodostumiseen, jotka on kuvattu yksinkertaisella valenssiviivalla:
Kaksi paria jäljellä olevia orbitaaleja py ja pz päällekkäin. Alla olevassa kuvassa värilliset nuolet osoittavat, että puhtaasti spatiaalisista syistä todennäköisin kiertoradan päällekkäisyys samoilla indekseillä x-x ja Vau. Tämän seurauksena muodostuu kaksi p-sidosta, jotka ympäröivät yksinkertaista s-sidosta C-C:
Tämän seurauksena asetyleenimolekyylillä on sauvan muotoinen muoto:
Bentseenissä molekyylin runko on koottu hiiliatomeista, joilla on hybridiorbitaalit, jotka koostuvat yhdestä s- ja kaksi R- kolmen säteen tähden muotoon järjestetyt kiertoradat (kuten eteeni), R-orbitaalit, jotka eivät osallistu hybridisaatioon, näytetään läpikuultavina:
Vapaat työpaikat, eli elektroneja sisältämättömät kiertoradat (), voivat myös osallistua kemiallisten sidosten muodostukseen.
korkean tason kiertoradat.
Neljännestä elektronitasosta alkaen atomeissa on viisi d-orbitaalit, niiden täyttyminen elektroneilla tapahtuu siirtymäelementeissä skandiumista alkaen. Neljä d-orbitaalit ovat muodoltaan suuria nelikantaisia, joita joskus kutsutaan "apilanlehdiksi", ne eroavat toisistaan vain avaruudessa suuntautuneena, viides d-orbital on kolmiulotteinen kahdeksashahmo, joka on kierretty renkaaseen:
d Orbitaalit voivat muodostaa hybridejä s- ja p- kiertoradat. Vaihtoehdot d-orbitaaleja käytetään yleensä siirtymämetallikompleksien rakenteen ja spektriominaisuuksien analysointiin.
Kuudennelta elektronitasolta alkaen atomeissa on seitsemän f-orbitaalit, niiden täyttyminen elektroneilla tapahtuu lantanidien ja aktinidien atomeissa. f-Rataradalla on melko monimutkainen konfiguraatio, alla olevassa kuvassa näkyy kolmen muodon seitsemästä tällaisesta kiertoradalla, jotka ovat samanmuotoisia ja ovat avaruudessa eri tavoin orientoituneita:
f-Orbitaaleja käytetään erittäin harvoin, kun keskustellaan eri yhdisteiden ominaisuuksista, koska niissä sijaitsevat elektronit eivät käytännössä osallistu kemiallisiin muutoksiin.
Näkökulmat.
Kahdeksas elektroninen taso sisältää yhdeksän g- kiertoradat. Näillä kiertoradoilla elektroneja sisältävien elementtien pitäisi ilmaantua kahdeksannessa jaksossa, vaikka niitä ei ole saatavilla (elementti nro 118, jaksollisen järjestelmän seitsemännen jakson viimeinen elementti, odotetaan saatavan lähitulevaisuudessa, sen synteesi suoritetaan Dubnan yhteisessä ydintutkimuslaitoksessa).
Lomake g-orbitaalit kvanttikemian menetelmillä laskettuna on vielä monimutkaisempi kuin f-orbitaaleja, elektronin todennäköisimmän sijainnin alue näyttää tässä tapauksessa hyvin oudolta. Alla on ulkonäkö yhdeksästä tällaisesta kiertoradalta:
Modernissa kemiassa atomi- ja molekyyliradan käsitteitä käytetään laajalti yhdisteiden rakenteen ja reaktioominaisuuksien kuvaamisessa sekä eri molekyylien spektrien analysoinnissa ja joissain tapauksissa reaktioiden mahdollisuuksien ennustamisessa.
Mihail Levitsky
atomikiertorata- yhden elektronin aaltofunktio, joka saadaan ratkaisemalla Schrödingerin yhtälö tietylle atomille; on annettu: pääluku n, kiertorata l ja magneettinen m - kvanttiluvut. Vetyatomin ainoa elektroni muodostaa pallomaisen kiertoradan ytimen ympärille - pallomaisen elektronipilven, kuten löyhästi kierretty pörröinen villapallo tai puuvillapallo.
Tiedemiehet sopivat kutsuvan pallomaista atomikiertorataa s-orbitaali. Se on vakain ja sijaitsee melko lähellä ydintä. Mitä suurempi elektronin energia atomissa on, sitä nopeammin se pyörii, sitä enemmän sen oleskelualue laajenee ja muuttuu lopulta käsipainon muotoiseksi p-orbitaali:
Orbitaalien hybridisaatio- hypoteettinen prosessi, jossa sekoitetaan polyatomisen molekyylin keskusatomin erilaisia (s, p, d, f) kiertoradoja identtisten, ominaisuuksiltaan vastaavien kiertoradojen ulkonäön kanssa.
5.Hiiliatomin tetraedrimalli. Butlerovin rakenneteoria
Orgaanisten aineiden kemiallisen rakenteen teorian muotoili A. M. Butlerov vuonna 1861.
Avainkohdat rakenneteoria alas seuraavaan:
1) molekyyleissä atomit ovat yhteydessä toisiinsa tietyssä järjestyksessä valenssinsa mukaisesti. Atomien sitoutumisjärjestystä kutsutaan kemialliseksi rakenteeksi;
2) aineen ominaisuudet eivät riipu vain siitä, mitkä atomit ja missä määrin ovat osa sen molekyyliä, vaan myös siitä, missä järjestyksessä ne ovat yhteydessä toisiinsa, eli molekyylin kemiallisesta rakenteesta;
3) molekyylin muodostaneet atomit tai atomiryhmät vaikuttavat toisiinsa.
Butlerovin esittämiä perusajatuksia kemiallisesta rakenteesta täydensivät Van't Hoff ja Le Bel (1874), jotka kehittivät ajatuksen atomien tilajärjestelystä orgaanisessa molekyylissä. in-va ja nosti esiin kysymyksen molekyylien avaruudellisesta konfiguraatiosta ja konformaatiosta. Van't Hoffin työ loi pohjan orgin suunnalle. Kemia - stereokemia - spatiaalisen rakenteen tutkimus Van't Hoff ehdotti hiiliatomin tetraedristä mallia - metaanissa olevan hiilen atomin neljä valenssia on suunnattu tetraedrin neljään kulmaan, jonka keskellä on hiili atomi, ja yläosassa ovat vetyatomit.
Tyydyttymättömät karboksyylihapot
Kemiallisia ominaisuuksia.
Tyydyttymättömien karboksyylihappojen kemialliset ominaisuudet johtuvat sekä karboksyyliryhmän ominaisuuksista että kaksoissidoksen ominaisuuksista. Hapoilla, joissa on kaksoissidos, jotka sijaitsevat lähellä karboksyyliryhmää - alfa-, beetatyydyttymättömät hapot - on erityisiä ominaisuuksia. Näille hapoille vetyhalogenidien lisääminen ja hydratointi ovat vastoin Markovnikovin sääntöä:
CH 2 \u003d CH-COOH + HBr -> CH 2 Br-CH 2 -COOH
Huolellisella hapetuksella muodostuu dihydroksihappoja:
CH 2 \u003d CH-COOH + [O] + H 2 0 -> HO-CH 2 -CH (OH) -COOH
Voimakkaassa hapetuksessa kaksoissidos katkeaa ja muodostuu eri tuotteiden seos, josta voidaan määrittää kaksoissidoksen sijainti. Öljyhappo C 17 H 33 COOH on yksi tärkeimmistä korkeammista tyydyttymättömistä hapoista. Se on väritön neste, joka kovettuu kylmässä. Sen rakennekaava on: CH3-(CH2)7-CH=CH-(CH2)7-COOH.
Karboksyylihappojen johdannaiset
Karboksyylihappojen johdannaiset ovat yhdisteitä, joissa karboksyylihapon hydroksyyliryhmä on korvattu toisella funktionaalisella ryhmällä.
Eetterit- orgaaniset aineet, joiden kaava on R-O-R", jossa R ja R" ovat hiilivetyradikaaleja. On kuitenkin otettava huomioon, että tällainen ryhmä voi olla osa muita yhdisteiden funktionaalisia ryhmiä, jotka eivät ole eettereitä.
Esterit(tai esterit) - oksohappojen (sekä karboksyyli- että epäorgaanisten) johdannaiset, joilla on yleinen kaava R k E (= O) l (OH) m, jossa l ≠ 0, jotka ovat muodollisesti hapon hydroksyylien -OH vetyatomien substituutiotuotteita funktio hiilivetyjäännökselle (alifaattinen, alkenyyli, aromaattinen tai heteroaromaattinen); niitä pidetään myös alkoholien asyylijohdannaisina. IUPAC-nimikkeistössä esterit sisältävät myös alkoholien kalkogenidianalogien (tiolit, selenolit ja tellurolit) asyylijohdannaiset.
Ne eroavat eettereistä (eettereistä), joissa kaksi hiilivetyradikaalia on yhdistetty happiatomilla (R1-O-R2)
amidit- oksohappojen (sekä karboksyyli- että mineraalihappojen) johdannaiset R k E (= O) l (OH) m, (l ≠ 0), jotka ovat muodollisesti tuotteita happofunktion hydroksyyliryhmien -OH substituutiosta aminoryhmällä ( substituoimaton ja substituoitu); katsotaan myös amiinien asyylijohdannaisiksi. Yhdisteitä, joissa on yksi, kaksi tai kolme asyylisubstituenttia typpiatomissa, kutsutaan primäärisiksi, sekundaarisiksi ja tertiaarisiksi amideiksi, sekundaarisia amideja kutsutaan myös imideiksi.
Karboksyylihappojen amidit - karboksamidit RCO-NR1R2:sta (jossa R1 ja R2 ovat vety, asyyli tai alkyyli-, aryyli- tai muu hiilivetyradikaali) kutsutaan yleensä amideiksi, muiden happojen tapauksessa IUPAC-suositusten mukaisesti nimeämisessä. amidi, happotähteen nimi on merkitty etuliitteeksi, esimerkiksi sulfonihappojen amideja RS(=O2NH2) kutsutaan sulfamideiksi.
Karboksyylihappokloridi(asyylikloridi) - karboksyylihapon johdannainen, jossa hydroksyyliryhmä -OH karboksyyliryhmässä -COOH on korvattu klooriatomilla. Yleinen kaava on R-COCl. Ensimmäistä edustajaa, jolla on R=H (formyylikloridi), ei ole olemassa, vaikka CO:n ja HCl:n seos Gattermann-Koch-reaktiossa käyttäytyy kuin muurahaishappokloridi.
Kuitti
R-COOH + SOCl2 → R-COCl + S02 + HCl
Nitriilit- orgaaniset yhdisteet, joilla on yleinen kaava R-C≡N, jotka ovat muodollisesti C-substituoituja syaanivetyhappojohdannaisia HC≡N
Kapron(poly-e-kaproamidi, nylon-6, polyamidi 6) - synteettinen polyamidikuitu, joka saadaan maaöljystä, kaprolaktaamin polykondensaatiotuote
[-HN(CH2)5CO-] n
Teollisuudessa se saadaan polymeroimalla johdannaista
Nylon(Englanti) nylon) on synteettisten polyamidien perhe, jota käytetään ensisijaisesti kuidun valmistuksessa.
Yleisimmät ovat kahdentyyppisiä nailonia: polyheksametyleeniadipamidi ( anid(Neuvostoliitto/Venäjä), nylon 66 (USA)), jota usein kutsutaan varsinaiseksi nyloniksi, ja poly-e-kaproamidi ( capron(Neuvostoliitto/Venäjä), nylon 6 (USA)). Myös muita lajeja tunnetaan, kuten poly-ω-enantoamidi ( enant(Neuvostoliitto/Venäjä), nylon 7 (USA)) ja poly-ω-undekanamidi ( undekaani(Neuvostoliitto/Venäjä), nylon 11 (USA), rilsan (Ranska, Italia)
Anidikuitukaava: [-HN(CH 2) 6 NHOC(CH 2) 4 CO-] n. Anidi syntetisoidaan adipiinihapon ja heksametyleenidiamiinin polykondensaatiolla. Jotta varmistetaan reagenssien stoikiometrinen suhde 1:1, joka tarvitaan maksimimolekyylipainon omaavan polymeerin saamiseksi, käytetään adipiinihapon ja heksametyleenidiamiinin suolaa ( AG-suola):
R \u003d (CH 2) 4, R "\u003d (CH 2) 6
Kapronin (nailon-6) kuidun kaava: [-HN (CH 2) 5 CO-] n. Kapronin synteesi kaprolaktaamista suoritetaan kaprolaktaamin hydrolyyttisellä polymeroinnilla "renkaan avaamisen - lisäyksen" mekanismin mukaisesti:
Muovituotteet voidaan valmistaa jäykästä nylonista - ecolonista ruiskuttamalla nestemäistä nylonia muottiin korkeassa paineessa, jolloin materiaalin tiheys kasvaa.
Luokitus
KETOHAPOT- orgaaniset aineet, joiden molekyyleissä on karboksyyli (COOH-) ja karbonyyli (-CO-) ryhmiä; toimivat esiasteina monille yhdisteille, jotka suorittavat tärkeitä biologisia toimintoja kehossa. Useissa patologisissa tiloissa esiintyviin merkittäviin aineenvaihduntahäiriöihin liittyy tiettyjen ketohappojen pitoisuuden nousu ihmiskehossa.
ketoenolitautomerismi
Menetelmät alfa- ja beetaketohappojen saamiseksi
α-ketohappoja saadaan hapettamalla α-hydroksihappoja.
β-ketohappoja saadaan niiden epästabiiliuden vuoksi estereistä Claisen-kondensaatiolla.
Orgaanisessa kemiassa termi "hapetusreaktio" tarkoittaa, että se on täsmälleen Luomu yhdiste, kun taas hapettava aine on useimmissa tapauksissa epäorgaaninen reagenssi.
Alkeenit
KMnO 4 ja H 2 O (neutraali väliaine)
3CH2 \u003d CH2 + 2KMnO 4 + 4H 2 O \u003d 3C 2 H 4 (OH) 2 + 2MnO 2 + 2KOH - täydellinen yhtälö
(hapan ympäristö)
kaksoissidos on katkennut:
R-CH2 \u003d CH2-R + [O] → 2R-COOH - kaavamainen yhtälö
Alkylareenit
Eitlbentseeni-alkyyliareeni
Ketonit
Ketonit ovat erittäin kestäviä hapettimien vaikutukselle ja ne hapettavat vain voimakkaat hapettavat aineet kuumennettaessa. Hapetusprosessin aikana C-C-sidokset katkeavat karbonyyliryhmän molemmilta puolilta ja yleensä saadaan neljän karboksyylihapon seos:
Ketonin hapettumista edeltää sen enolisaatio, joka voi tapahtua sekä emäksisessä että happamassa ympäristössä:
Viinihappo(dihydroksimeripihkahappo, viinihappo, 2,3-dihydroksibutaanidihappo) HOOC-CH(OH)-CH(OH)-COOH on kaksiemäksinen hydroksihappo. Viinihapon suoloja ja anioneja kutsutaan tartraateiksi.
Viinihapon kolme stereoisomeeristä muotoa tunnetaan: D-(-)-enantiomeeri (ylhäällä vasemmalla), L-(+)-enantiomeeri (ylhäällä oikealla) ja meso-muoto (mesoviinihappo):
diastereomeerit- stereoisomeerit, jotka eivät ole toistensa peilikuvia. Diastereomeria tapahtuu, kun yhdisteellä on useita stereokeskuksia. Jos kahdella stereoisomeerillä on päinvastainen konfiguraatio kaikille vastaaville stereokeskuksille, ne ovat enantiomeerejä.
©2015-2019 sivusto
Kaikki oikeudet kuuluvat niiden tekijöille. Tämä sivusto ei vaadi tekijää, mutta tarjoaa ilmaisen käytön.
Sivun luomispäivämäärä: 2017-07-13
Aaltofunktio lasketaan Schrödingerin aaltoyhtälön mukaisesti yhden elektronin approksimaatiossa (Hartree-Fock-menetelmä) elektronin aaltofunktiona itseyhtenäisessä kentässä, jonka atomin ydin on luonut kaikkien muiden elektronien kanssa. atomi.
E. Schrodinger itse piti atomissa olevaa elektronia negatiivisesti varautuneena pilvenä, jonka tiheys on verrannollinen atomin vastaavan pisteen aaltofunktion arvon neliöön. Tässä muodossa elektronipilven käsite havaittiin myös teoreettisessa kemiassa.
Useimmat fyysikot eivät kuitenkaan jakaneet E. Schrödingerin uskomuksia - ei ollut todisteita elektronin olemassaolosta "negatiivisesti varautuneena pilvenä". Max Born perusteli aaltofunktion neliön probabilistista tulkintaa. Vuonna 1950 E. Schrödinger artikkelissa "Mikä on alkuainehiukkanen?" pakko yhtyä M. Bornin väitteisiin, jolle myönnettiin Nobelin fysiikan palkinto vuonna 1954 sanamuodolla "Kvanttimekaniikan alan perustutkimuksesta, erityisesti aaltofunktion tilastollisesta tulkinnasta".
Kvanttiluvut ja orbitaalinimikkeistö
Säteittäinen todennäköisyystiheysjakauma atomiorbitaaleille erilaisille n ja l.
- Pääkvanttiluku n voi ottaa minkä tahansa positiivisen kokonaisluvun, alkaen yhdestä ( n= 1,2,3, … ∞) ja määrittää elektronin kokonaisenergian tietyllä kiertoradalla (energiataso):
- Orbitaalikvanttiluku (kutsutaan myös atsimuutti- tai komplementaariseksi kvanttiluvuksi) määrittää elektronin kulmamomentin ja voi saada kokonaislukuarvoja välillä 0 - n - 1 (l = 0,1, …, n- yksi). Kulmamomentti tässä tapauksessa saadaan relaatiosta
Atomiratojen kirjainmerkinnät ovat peräisin atomispektrien spektriviivojen kuvauksesta: s (terävä) on terävä sarja atomispektreissä, p (rehtori)- Koti, d (hajanainen) - diffuusi, f (Perusteellista) on perustavanlaatuinen.
- Magneettinen kvanttiluku m l määrittää kiertoradan kulmamomentin projektion magneettikentän suuntaan ja voi ottaa kokonaislukuarvoja välillä - l ennen l, mukaan lukien 0 ( m l = -l … 0 … l):
Kirjallisuudessa kiertoradat merkitään kvanttilukujen yhdistelmällä, jolloin pääkvanttiluku on merkitty numerolla, kiertoradan kvanttiluku vastaavalla kirjaimella (katso taulukko alla) ja magneettinen kvanttiluku alaindeksilausekkeella, joka osoittaa orbitaali esimerkiksi karteesisille akseleille x, y, z 2p x, 3d xy, 4f z(x²-y²). Ulkoisen elektronikuoren kiertoradoilla, eli valenssielektroneja kuvattaessa, pääkvanttiluku orbitaalin tietueesta jätetään yleensä pois.
Geometrinen esitys
Atomiradan geometrinen esitys on avaruuden alue, jota rajoittaa yhtä tiheä todennäköisyys- tai varauspinta. Todennäköisyystiheys rajapinnalla valitaan ratkaistavan ongelman perusteella, mutta yleensä siten, että todennäköisyys löytää elektroni rajoitetulta alueelta on välillä 0,9-0,99.
Koska elektronin energian määrää Coulombin vuorovaikutus ja sen seurauksena etäisyys ytimestä, pääkvanttiluku n asettaa orbitaalin koon.
Orbitaalin muoto ja symmetria ilmaistaan kiertoradan kvanttiluvuilla l ja m: s-orbitaalit ovat pallosymmetrisiä, p, d ja f-kiertoradalla on monimutkaisempi muoto, jonka määräävät aaltofunktion kulmaosat - kulmafunktiot. Kulmafunktiot Y lm (φ , θ) - neliöliikemääräoperaattorin L² ominaisfunktiot kvanttiluvuista riippuen l ja m(katso pallofunktiot), ovat monimutkaisia ja kuvaavat pallokoordinaateilla (φ, θ) elektronin löytämisen todennäköisyyden kulmariippuvuutta atomin keskuskentässä. Näiden funktioiden lineaarinen yhdistelmä määrittää orbitaalien sijainnin suhteessa suorakulmaisiin koordinaattiakseleihin.
Lineaarisille yhdistelmille Y lm hyväksytään seuraava merkintä:
| Orbitaalikvanttiluvun arvo | 0 | 1 | 1 | 1 | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Magneettisen kvanttiluvun arvo | 0 | 0 | 0 | ||||||
| Lineaarinen yhdistelmä | |||||||||
| Nimitys |
Lisätekijä, joka joskus otetaan huomioon geometrisessa esityksessä, on aaltofunktion (vaiheen) etumerkki. Tämä tekijä on välttämätön kiertoradalle, jolla on orbitaalikvanttiluku l, eroaa nollasta, eli niillä ei ole pallosymmetriaa: niiden solmutason vastakkaisilla puolilla olevien "terälehtien" aaltofunktion merkki on päinvastainen. Aaltofunktion etumerkki on huomioitu MO LCAO -molekyyliratamenetelmässä (molekyyliorbitaalit atomiorbitaalien lineaarisena yhdistelmänä). Nykyään tiede tuntee matemaattisia yhtälöitä, jotka kuvaavat orbitaaleja edustavia geometrisia kuvioita (riippuen elektronin ajan koordinaateista). Nämä ovat harmonisten värähtelyjen yhtälöitä, jotka heijastavat hiukkasten pyörimistä kaikilla käytettävissä olevilla vapausasteilla - kiertoradan kierto, spin, ... Orbitaalien hybridisaatio esitetään värähtelyjen interferenssinä.
Orbitaalien täyttäminen elektroneilla ja atomin elektroninen konfiguraatio
Jokaisella kiertoradalla voi olla enintään kaksi elektronia, jotka eroavat spin-kvanttiluvun arvosta s(takaisin). Tämä kielto määräytyy Paulin periaatteen mukaan. Järjestys, jossa elektronit täyttävät saman tason kiertoradat (kiertoradat, joilla on sama pääkvanttiluvun arvo n) määräytyy Klechkovsky-säännöllä, järjestyksessä, jossa elektronit täyttävät samalla alatasolla olevat kiertoradat (kiertoradat, joilla on samat pääkvanttiluvun arvot n ja kiertoradan kvanttiluku l) määräytyy Hundin säännön mukaan.
Lyhyt tallenne atomin elektronien jakautumisesta atomin eri elektronikuorille, ottaen huomioon niiden pää- ja kiertoradan kvanttiluvut n ja l nimeltään
Kuten jo todettiin, nykyaikainen kemiallisen sidoksen teoria perustuu kvanttimekaaniseen tarkasteluun molekyylistä elektronien ja atomiytimien järjestelmänä.
Epäorgaanisen kemian ja fysiikan kursseista tiedetään, että elektronit ovat ainelaji, jolla on samanaikaisesti hiukkasen ja sähkömagneettisen aallon ominaisuuksia.
Kvanttiteorian mukaan atomin elektronien tilaa kuvataan neljällä kvanttiluvulla. n on pääkvanttiluku, I on atsimutaalikvanttiluku, t
loistava kwan-
maspitpoe
kvanttiluku ja l
spin-kvanttiluku.
Atomissa oleva elektroni on tietyllä atomiradalla
vyötärö. Atomiorbitaali (AO) on avaruuden alue, josta elektroni todennäköisimmin löytyy.
Elektronin tilan määräävät elektronipilven etäisyys ytimestä, sen muoto, suunta avaruudessa ja elektronin pyöriminen oman akselinsa ympäri.
Riippuen elektronin etäisyydestä atomin ytimestä sen liikerata, eli atomiradan muoto muuttuu (kuva 2.1). On olemassa l, p, d, /-atomiorbitaalit, jotka eroavat toisistaan energiamäärän ja siten elektronipilven muodon eli elektronin liikeradan suhteen.
kiertoradalla
/O-orbitaali
noin<-орбиталь
±u^. 2.1. 1sym&1richs^yl shiumy d-, u- ja u-th!imp^1l uiii1^1&i
^-tyypin atomikiertoradalle on tunnusomaista pallosymmetria, p-tyypin elektroneille on kolme samanenergiaista käsipainon muotoista orbitaalia, jotka eroavat toisistaan
2. Kemiallinen sidos. Atomien keskinäinen vaikutus orgaanisissa yhdisteissä
toisistaan vain avaruudessa suuntautuneena. px, p_^, p^-atodata
kiertoradat. Jokaisessa niistä on p-radan solmualue, jossa elektronin löytämisen todennäköisyys on nolla. N-atomien kiertoradalla on viisi monimutkaisempaa geometrista muotoa.
5-orbitaalin elektronit ovat lähempänä atomin ydintä ja vetäytyvät siihen suuremmalla voimalla kuin p-elektronit, jotka ovat kauempana ja joilla on suurempi liikkuvuus. Elektronin energia putoaa seuraavassa rivissä.
/ > th > p > 5
A-kanttiradalla kutsutaan atomikiertorataa, joka ei ole elektronien miehittämä, ja sitä merkitään perinteisesti □.
іі^іоggіdgіolіtsgіl /iv7iVII іііііl igosh^іi
Rajaa koskevien kvanttimelapaattisten käsitysten mukaan
Tietyssä sidoksessa atomin muodostamien kovalenttisten sidosten lukumäärä määräytyy yksielektro- pyyliatomin ja orbitaalien lukumäärän, toisin sanoen ei-elektro- pyylisten elektropabletien lukumäärän perusteella. Itse asiassa alkuaineiden atomit muodostavat suuremman määrän kovalenttisia sidoksia kuin mitä vertaansa vailla olevat elektronit sisältävät korkealla energiatasolla. Esimerkiksi emäksisessä (ne ^boizbuzhdepp) tilassa olevalla hiiliatomilla on kaksi ei-rinnakkaista elektronia (I5 25 2p), ja se muodostaa neljä kovalenttista sidosta. Tämä voidaan selittää mahdollisuudella
yhden 25-elektronin siirtyminen 2p-alatasolle (І5 25 2p).
Siten atomin korkealla energiatasolla
neljä pespareppy elektropaa on pallettu: yksi - 5 ja kolme - r. Koska lymiset sidokset muodostuvat valenteista elektropoleista, sidosten, esimerkiksi CI4-metapan molekyylissä, tulisi olla ketjukohtaisia: yhden C-H-sidoksen muodostaa 5-elektroppi ja muut kolme ovat p. Itse asiassa metap-molekyylissä kaikki sidokset ovat täysin samanarvoisia. Tämän tosiasian selittämiseksi kvanttimelapikissa on otettu käyttöön atomin ja pölyn kiertoradan hybridisaation käsite. Sana hybridisaatio tarkoittaa vuorovaikutusta,
2p 2p 2p 2p 2p 2p
päällekkäin, sekoittaminen. Kun yksi 5-elektroninen pilvi limittyy kolmen /-elektronipilven kanssa, muodostuu neljä laadullisesti uutta hybridisoitunutta elektronipilveä tai atomikiertorataa:
Siten useista muodoltaan erilaisista ja energialtaan samanlaisista AO:ista yhdistelemällä (sekoittamalla, yhdistämällä) muodostuu sama määrä muodoltaan identtisiä ja energialtaan samanlaisia hybridisoituneita atomikiertoradoja:
Hybridisoidut kiertoradat ovat geometrisesti edullisempia kuin ei-hybridisoidut, koska ne mahdollistavat päällekkäisyyden lisäämisen muiden atomien kiertoradan kanssa, mikä johtaa vahvempien sidosten muodostumiseen. Tuloksena hybridiradan suuremman osan päällekkäisyydestä muiden atomien kiertoradan kanssa on kovalenttinen sidos.
Hiiliatomi voi käydä läpi kolmen tyyppistä hybridisaatiota, joihin liittyy s- ja p-orbitaalit, joista jokainen vastaa atomin tiettyä valenssitilaa.
Hiilen ensimmäinen valenssitila on hybridisaatio). muoto-
a-obligaatio. BP-hybridisaation tila on seurausta yhden B- ja kolmen p-atomiorbitaalin vuorovaikutuksesta (kuva 2.2).
1v + 3p = 4v.
25 orbitaali 2p2 kiertorata 2p2 kiertorata 2p2 kiertorata
Riisi. 2.2. Kaavio hybridi-5p3-orbitaalien muodostumisesta ja tilajärjestelystä
neljä ep-hybridiorbitaalia
2. Kemiallinen sidos. Atomien keskinäinen vaikutus orgaanisissa yhdisteissä 21
Neljä ekvivalenttia orbitaalia muodostavat 109 ° 28 "kulman toisiinsa nähden ja ovat avaruudessa suunnattuja säännöllisen tetraedrin keskustasta sen kärkiin. Tämä järjestely liittyy AO:n haluun siirtyä mahdollisimman paljon pois toisistaan keskinäisen sähköstaattisen vaikutuksen vuoksi. Atomiratojen sijainti määrittää 5p3-hybridisaation tilan nimen tetraedrin tavoin.
S-pilven osuus kussakin neljästä hybridi-sp3-orbitaalista on 7. Tällaisten orbitaalien päällekkäisyyden seurauksena muiden kiertoradan kanssa,
bitaalit (s, p, d ja hybridi sp, sp, sp) atomikeskuksia yhdistävää linjaa pitkin muodostuu vain yksinkertaisia kovalenttisia tai st-sidoksia (kreikaksi "sigma"). Atomiratojen limitystä pitkin atomien keskipisteitä yhdistävää linjaa kutsutaan st-p-päällekkäisyydeksi eli akseliksi, koska suurin elektronitiheys sijaitsee kahta ydintä yhdistävällä akselilla (kuva 2.3).
o-päällekkäisyys
Riisi. 2.3. A-sidosten muodostuminen etaanimolekyylissä
5p3-hybridisaation tila on ominaista alkaaneille. Harkitse st-sidosten muodostumista käyttämällä esimerkkinä etaania.
Etaanimolekyylissä muodostuu aksiaalisen s-sp -päällekkäisyyden seurauksena kuusi SPN st-sidosta ja sp-sp -orbitaalien päällekkäisyydestä johtuen yksi SP C-sidos.
st-sidokset monissa orgaanisissa yhdisteissä muodostuvat pääasiassa hybridisoituneiden orbitaalien päällekkäisyyden vuoksi.
Hiilen toinen valenssitila (sp-hybridisaatio). P-sidoksen muodostuminen. Sp2-hybridisaation tila on seurausta yhden s- ja kahden p-orbitaalin vuorovaikutuksesta (kuva 2.4).
Muodostuneet kolme ekvivalenttia sp-hybridiorbitaalia ovat samassa tasossa 120°:n kulmassa, joten sp-hybridisaatiota kutsutaan trigonaaliksi. Hybridisoitumaton p^-orbitaali
2s-orbitaali 2px-orbitaali 2/3^-orbitaali
kolme sp-hybridiorbitaalia ja p2-orbitaali
kolme ep hybridorbitaalia
±u^. 2.4. ^1rispi d!imy carbon
^p2-hybridisaatiossa
hybridiorbitaalien järjestely. Jos n-pilven osuus kussakin kolmesta n2-hybridiirbitaalista on 1/y, tämä hybridisaatio on tyypillistä kaksoissidoksia sisältäville yhdisteille, esimerkiksi eteenille (kuva 2.5).
yar-AO hiili
o-päällekkäisyys (o-sidos)
N-sidoksen muodostuminen eteenimolekyylissä
Etyleenimolekyylin hiiliatomit ovat hyperhybridisaatiossa. Johtuen kunkin alkuperäisen kolmen hybridi-AO:n päällekkäisyydestä, muodostuu st-sidoksia (neljä C-H ja yksi C-C); ja kahden hybridisoimattoman p-orbitaalin limitys tasossa, joka on kohtisuorassa st-sidostasoon nähden (p-overlap) johtaa p-sidoksen muodostumiseen. Sen suurin elektronitiheys on keskittynyt kahdelle alueelle - atomikeskuksia yhdistävän akselin ylä- ja alapuolelle. p-sidos on vähemmän vahva kuin st; se muodostuu vain np2- tai np-hybridisaatiossa olevien atomien väliin.
2. Kemiallinen sidos. Atomien keskinäinen vaikutus orgaanisissa yhdisteissä 2
L;/-1IIRIDI^yTSISH on nimeltään SSCH JIUneUnUU HU1UMJ, ei kumpikaan
sp-hybridiorbitaalit sijaitsevat 180° kulmassa. Loput kaksi ei-hybridisoitua p^- ja p^-orbitaalia sijaitsevat kahdessa keskenään kohtisuorassa tasossa ja ovat suorassa kulmassa sp-hybridi-AO:ihin nähden. S-pilven osuus kahdesta hybridi-sp-orbitaalista on 1/2. Tämäntyyppinen hybridisaatio on tyypillistä yhdisteille, joissa on kolmoissidos, esimerkiksi asetyleenille (kuva 2.7).
Asetyleenimolekyylissä sp-hybridisoidut atomit muodostavat kaksi yksinkertaista C-H st-sidosta ja yhden st-sidoksen kahden hiiliatomin väliin, kun taas hybridisoitumattomat p-AO:t muodostavat kaksi p-sidosta, jotka sijaitsevat keskenään kohtisuorassa tasossa.
Kemiallisen sidoksen kuvaamiseen kvanttimekaniikan näkökulmasta käytetään kahta päämenetelmää: valenssisidosmenetelmää (MVS) ja molekyyliorbitaalien menetelmää (MO).
Valenssisidosmenetelmää ehdottivat vuonna 1927 W. Heitler ja F. London. Menetelmän pääsäännöt ovat seuraavat. Kemiallinen sidos esitetään elektroniparina, joilla on vastakkaiset spinit. Se muodostuu päällekkäisten atomikiertoratojen seurauksena.
l-päällekkäisyys (i-bond)
a-päällekkäisyys (a-bond)
n-sidoksen siirto: zi asetyleenimolekyylissä
at uipu ^ acan ^ 1 ^ 1 milsAulsh atomic uijuli u
muuttuu, ja sitovien elektronien pari sijoittuu kahden atomin väliin.
Toisin kuin valenssisidosmenetelmä, molekyylien orbitaalien menetelmä ei pidä molekyyliä yksilöllisyytensä säilyttävien atomien kokoelmana, vaan yhtenä kokonaisuutena. Oletetaan, että jokainen molekyylin elektroni liikkuu jäljellä olevien elektronien ja kaikkien atomiytimien luomassa kokonaiskentässä. Toisin sanoen molekyylissä eri AO:t ovat vuorovaikutuksessa toistensa kanssa muodostaen uudentyyppisiä oriitaleja, joita kutsutaan molekyylioriitaleiksi.
Kahden atomialkukohdan päällekkäisyys johtaa kahden molekyylialkukohdan muodostumiseen (kuva 2.8).
□"-löystyvä MO
AO------AO^^)-
a-sidos MO
st * - irrotus MO
a-sidos MO
Yhdellä niistä on pienempi energia kuin alkuperäisellä AO:lla,
ігі paoshoasі ^l yuloshoi ^ shsi i ^ ^ nshilnsh, diu_al iladasі i ^ lъ r> x> i-
2. Kemiallinen sidos. Atomien keskinäinen vaikutus orgaanisissa yhdisteissä 2:
SHAII LPS ^ IISI, ChSM muodostavat sen LL ^, JA IyLMVySISI kyynel-
kaalikeittoa tai antibonding orbitaalia. Molekyyliratojen täyttäminen elektroneilla tapahtuu samalla tavalla kuin atomiratojen täyttyminen, eli Paulin periaatteen ja Hundin säännön mukaisesti. Mperustilassa pysyy vapaana. Sen täyttyminen elektroneilla tapahtuu, kun molekyyliä viritetään, mikä johtaa sidoksen löystymiseen ja molekyylin hajoamiseen atomeiksi.
Kvanttimekaanisen liikkeen muodollisen kuvauksen valmistumisen jälkeen kävi selväksi, että atomiavaruudessa jokaisella esineellä on sellainen ominaisuus kuin atomikiertorata.
atomikiertorata(AO) - atomin ytimen ympärillä oleva avaruuden alue, jossa kvanttimekaniikan lakien mukaan tietyn energian elektroni todennäköisimmin sijaitsee.
Elektronin energiatila kuvataan kolmen funktiolla kokonaisluku parametrit n ) Minä, m 1V joita kutsutaan kvanttiluvut. Tietyille kvanttilukujen arvoille on mahdollista saada ominaisuudet alueelle, jossa elektroni voidaan sijoittaa.
Kvanttiluvuilla on seuraavat ominaisuudet fyysinen merkitys:
- n on pääkvanttiluku, luonnehtii kiertoradan energiatasoa ja kokoa;
- / - kiertoradan kvanttiluku, luonnehtii energian alatasoa ja kiertoradan muotoa;
- m ( - magneettinen kvanttiluku, ottaa huomioon ulkoisen magneettikentän vaikutuksen elektronin energiatilaan.
Pääkvanttiluku n on luonnollinen ja vastaa D. I. Mendelejevin taulukon jaksojen lukumäärää (1, 2, 3, 4, 5, 6, 7). Pääkvanttiluku määrittää elektronin energian pääosuuden tietyllä kiertoradalla. Tätä kvanttilukua kutsutaan myös energiatason numero. Sitä enemmän P, mitä suurempi on kiertoradan koko.
Atomit, joissa elektronit ovat kiertoradoilla, joilla on suuri arvo n(n> 8) kutsutaan Rydbergin atomit. Ensimmäiset kokeelliset tiedot Rydberg-atomeista radioastronomiassa saatiin FIAP:n henkilöstön (RS Sorochenko et al.) toimesta vuonna 1964 22-metrisellä peiliradioteleskoopilla. Kun kaukoputki suunnattiin kohti Omega-sumua, sen radiosäteilyn spektrissä emissioviiva, jonka aallonpituus X= 3,4 cm Tämä aallonpituus vastaa Rydbergin tilojen välistä siirtymää n = 90 ja n = 91 vetyatomin spektrissä. Nykyään Rydberg-atomeja on saatu laboratoriossa P~600! Nämä ovat lähes makroskooppisia esineitä, joiden koko on noin 0,1 mm ja elinikä ~ 1 s. Atomien Rydberg-tilojen tutkiminen osoittautui hyödylliseksi kvanttitietokoneiden luomistyössä.
Tässä tapauksessa koon kasvu ei muuta kiertoradan muotoa. Sitä enemmän p y mitä suurempi elektronin energia. Elektronit, joilla on sama pääkvanttiluvun arvo, ovat samalla energiatasolla. Määrä P energiataso ilmaisee tämän tason muodostavien alatasojen lukumäärän.
Ratakvanttiluku I voi ottaa arvot / = 0, 1,2,... jopa (P - 1), so. annetulle pääkvanttiluvulle P kiertoradan kvanttiluku / voi kestää P arvot. Orbitaalikvanttiluku määrittää kiertoradan geometrisen muodon ja määrittää elektronin kiertoradan kulmamomentin (momentumin), ts. tietyn alitason osuus elektronien kokonaisenergiasta. Numeeristen arvojen lisäksi kiertoradan kvanttinumerolla / on myös kirjainmerkintä:
Lomakkeet 5-, p-, (1-,/-orbitaalit on esitetty kuvassa. 1.1. Orbitaalien geometristen elementtien merkit eivät ole varausmerkkejä, vaan viittaavat näiden elementtien aaltofunktion y arvoihin. Koska todennäköisyyden laskeminen otetaan huomioon | n/| 2 on suuruusmoduulin neliö, jolloin aaltofunktion y orbitaalien alueet etumerkeillä "+" ja "-" tulevat ekvivalentteiksi.
Riisi. 1.1.
Useimpien kiertoradojen monimutkainen muoto johtuu siitä, että elektronin aaltofunktiolla polaarisissa koordinaateissa on kaksi komponenttia - radiaalinen ja kulma. Tässä tapauksessa todennäköisyys löytää elektroni tietystä pisteestä riippuu sekä sen etäisyydestä ytimestä että ytimen tähän pisteeseen yhdistävän vektorin suunnasta avaruudessa. Nämä funktiot riippuvat sekä / (5- ja p-orbitaaleille) että on t 1 (for c1- ja /-orbitaalit).
Esimerkiksi kaikkien 5-orbitaalien ääriviivat (ulkoääriviivat) on pallo. Mutta käy ilmi, että todennäköisyys löytää elektroni tämän pallon sisällä ei ole tasainen, vaan riippuu suoraan tietyn kiertoradan etäisyydestä ytimestä. Kuvassa 1.2 näyttää 15 ja 25 kiertoradan sisäisen rakenteen. Kuten kuvasta seuraa, 25-orbitaali on samanlainen kuin "kaksikerroksinen sipuli", jonka sisäkuoret sijaitsevat 1 ja 4 Bohrin kiertoradan säteen etäisyydellä. Yleensä kemiassa orbitaalien sisäisen rakenteen monimutkaisuus ei näytä merkittävää roolia, eikä sitä oteta huomioon tässä kurssissa.
Riisi. 1.2. Vetyatomin elektronin löytämisen todennäköisyyden jakauma tiloissaOnja2s. G (\u003d 5,29 * 10 11 m - ensimmäisen Bohrin kiertoradan säde
Lähde: wvw.college.ru/enportal/physics/content/chapter9/section/paragraph3/theory.html
Radan magneettinen kvanttiluku m t voi ottaa arvoja välillä -/ arvoon +/, mukaan lukien nolla. Tämä kvanttiluku määrää kiertoradan suuntautuminen avaruudessa ulkoisen magneettikentän vaikutuksesta ja luonnehtii tällä kiertoradalla sijaitsevan elektronin energian muutosta ulkoisen magneettikentän vaikutuksesta. Tietyn arvon omaavien orbitaalien lukumäärä t 1 on (2/ + 1).
Tarkastellaan kolmea kvanttilukua P, /, t ( ovat seurausta Schrödingerin aaltoyhtälön ratkaisemisesta ja mahdollistavat elektronin energian määrittämisen sen aaltoominaisuuksien kuvauksen avulla. Samanaikaisesti alkuainehiukkasten luonteen kaksinaisuutta, niiden korpuskulaari-aalto-dualismia elektronin energiatilan kuvauksessa ei otettu huomioon.
Elektronin oma magneettinen kvanttiluku m s (spin). Miten seurausta elektronin korpuskulaarisista ominaisuuksista, toisella numerolla on rooli sen energiatilan kuvauksessa - elektronin oma kvanttiluku m s (spin). Tämä kvanttiluku ei kuvaa kiertorataa, vaan itse tällä kiertoradalla sijaitsevan elektronin ominaisuutta.
Pyöritä (englanniksi, pyöritä- pyöritä [-sya], kierto) - alkuainehiukkasten sisäinen kulmamomentti, jolla on kvanttiluonne ja joka ei liity hiukkasen liikkeeseen kokonaisuutena. Usein käytetty analogia kuvaamaan spiniä ominaisuutena, joka liittyy elektronin pyörimiseen akselinsa ympäri, osoittautui kestämättömäksi. Tällainen kuvaus johtaa ristiriitaan erityisen suhteellisuusteorian kanssa - elektronin ekvatoriaalinen pyörimisnopeus tässä mallissa ylittää valon nopeuden. Spinin käyttöönotto oli uuden fyysisen idean onnistunut sovellus: oletetaan, että on olemassa tilatila, jolla ei ole mitään tekemistä hiukkasen liikkeen kanssa tavallisessa avaruudessa. Tarve ottaa käyttöön tällainen tila-avaruus osoittaa tarvetta pohtia yleisempää kysymystä fyysisten monien maailmojen todellisuudesta.
Elektroni näyttää sen oma magneetti ominaisuudet siinä, että ulkoisessa sähkökentässä elektronin sisäinen kulmamomentti on suunnattu joko kenttää pitkin tai nollaa vasten. Ensimmäisessä tapauksessa oletetaan, että elektronin oma kvanttiluku neiti= +1/2, ja toisessa neiti= -1/2. Huomaa, että spin yksittäinen murtoluku joukko kvanttiominaisuuksia, jotka määräävät elektronin tilan atomissa.
