Cơ học lượng tử là một trong những phần quan trọng nhất của Vật lý và Hóa học. Nó mô tả các đặc tính của các hạt nguyên tử và hạ nguyên tử. Orbitals và Sublevels là hai phần của nguyên tử mang điện tử thường bị nhầm lẫn với nhau. Mặc dù cả hai có một vài điểm tương đồng, nhưng chúng lại mang những đặc tính khác nhau.
Orbitals so với Sublevels
Sự khác biệt giữa các obitan và phân tầng là các obitan là không gian bên trong nguyên tử có xác suất mang điện tử cao nhất trong khi cấp phân chia lại đề cập đến sự phân chia các mức năng lượng được mang bởi các điện tử. Trong một nguyên tử, một mức phân chia lại được chia thành nhiều obitan khác nhau.
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 nguyên tử được đặc trưng thành ba số lượng tử mô tả năng lượng của electron, mô men động lượng và thành phần vectơ của nguyên tử.
Sublevels được định nghĩa là 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 cấp độ phân chia lại.
Bảng so sánh giữa Orbitals và Sublevels
| Các thông số so sánh | Quỹ đạo | Cấp lại |
| Sự định nghĩa | Các hàm toán học mô tả vị trí của các electron. | Các mức năng lượng của electron nguyên tử và hạt nhân. |
| Phân công | Chúng là các loại cấp độ bán lại. | Chúng là các loại quỹ đạo. |
| Công suất điện tử | Một quỹ đạo có thể chứa hai electron. | Thay đổi theo dung lượng của từng cấp lại. |
| Hình dạng | Đối xứng, hình quả tạ, hoặc hình dạng phức tạp. | Không được xác định 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 quỹ đạo còn được gọi là hàm sóng của electron. Có bốn loại obitan cơ bản bao gồm quỹ đạo s, p, d và f. Mỗi quỹ đạo chỉ có thể chứa tối đa hai electron.
Mỗi quỹ đạo của nguyên tử được đặc trưng thành ba số lượng tử mô tả năng lượng của electron, mô men động lượng và thành phần vectơ của nguyên tử. Mômen động lượng là spin của êlectron. Spin 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 khỏi hạt nhân, kích thước của chúng tăng dần theo mỗi bước dẫn đến mức năng lượng cao hơn. Vì quỹ đạo s là quỹ đạo nhỏ nhất và gần hạt nhân nhất nên nó có xác suất mang điện tử cao nhất. Mặt khác, quỹ đạo f lớn và ở xa hạt nhân. Nó mang một mức năng lượng rất cao.
Các đặc trưng vật lý của quỹ đạo bao gồm hình dạng và kích thước của nó phụ thuộc vào bình phương của hàm sóng. Các obitan gần hạt nhân tương đối ổn định hơn. Kết quả là chúng có hình dạng xác định. Các obitan S có hình dạng đối xứng hình cầu, obitan p và obitan d có hình dạng giống quả tạ, và obitan f có hình dạng khuếch tán phức tạp vì chúng có mức năng lượng cao.
Sublevels là gì?
Sublevels được định nghĩa là 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 cấp độ phân chia lại. Các cấp độ của một nguyên tử được chia thành các obitan khác nhau mang các electron. Chủ yếu có bốn mức phân chia lại năng lượng nguyên tắc của nguyên tử. Khi mức độ phân chia lại tăng lên, năng lượng của các điện tử hiện diện cũng tăng lên.
Mức năng lượng 1 chỉ có một quỹ đạo s, và do đó, nó chỉ có thể mang hai điện tử. Mặt khác, mức năng lượng 2 có một obitan s và ba obitan p. Vì một quỹ đạo chỉ có thể mang 2 electron nên mức năng lượng 2 có khả năng chứa 8 electron. Khi chúng ta chuyển sang cấp độ 3, các mức năng lượng và công suất tăng lên đáng kể. Cấp độ 3 có thêm năm obitan d hơn obitan p. Cấp độ 3 bao gồm tổng cộng chín obitan có thể mang 18 điện tử. Tương tự, cấp độ 4 chứa thêm 7 obitan f so với cấp độ 3. Do đó, nó có thể mang tổng cộng 32 electron.
Sự phân bố của các electron trong tất cả các nguyên tử là khác nhau. Các mức phân chia lại 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 Orbitals và Sublevels
Sự kết luận
Sự phân bố của các electron xung quanh hạt nhân chắc chắn là một trong những khái niệm quan trọng nhất trong Cơ học lượng tử. Nó tạo cơ sở cho độ sâu trong trường và cho phép chúng ta nghiên cứu cách các electron giữ ổn định trong khi quay xung quanh hạt nhân của nguyên tử. Trong khi các obitan và cấp phân chia lại đều là những phần quan trọng của cấu trúc nguyên tử, chúng thường bị nhầm lẫn với nhau. Điều này là do sự tương quan chặt chẽ mà cả hai có với nhau.
Cấu trúc nguyên tử của các nguyên tố được nghiên cứu trên nền tảng được xây dựng bởi mô hình nguyên tử của Bohr, được đề xuất bởi Neil Bohr vào năm 1915. Mặc dù có một vài hạn chế trong mô hình của Bohr, nó vẫn giải thích rõ ràng về hạt nhân của nguyên tử, các mức năng lượng., và sự quay vòng ổn định của các electron xung quanh hạt nhân. Bốn định đề được suy ra từ mô hình của Bohr để nghiên cứu cấu trúc nguyên tử của tất cả các nguyên tố.
Trong khi các mức phân chia lại là các ranh giới xác định ở bán kính không đổi từ hạt nhân, chúng trực tiếp không mang điện tử trong đó. Các cấp độ lại được chia thành các quỹ đạo mang các điện tử bên trong chúng. Vì mỗi cấp độ bán lại có số lượng obitan khác nhau, công suất, mức năng lượng, độ ổn định cũng thay đổi theo cấp độ phân chia lại.
