Orbitalen

abel

Ik snap het idee wel van orbitalen, en ook hoe ze eruit zien, maar kan me het volledig plaatje van een atoom niet goed voorstellen. En ik zou dit graag kunnen doen, omdat ik weet hoe belangrijk het is om goed de leerstof van orbitalen te beheersen, om geavanceerde vlot te kunnen begrijpen. Laat ik het even op een rijtje zetten hoe ik het nu zie:

Je hebt een atoom. Dit is een soort diffuse wolk met daarin een kern, waarin we protonen en neutronen onderscheiden. Rond deze kern, "cirkelen" allemaal elektronen aan ongeveer 1/10e van de lichtsnelheid. Dit doen de elektronen in verschillende "banen". We onderscheiden 7 hoofdbanen waarop ze dit doen: dit zijn de banen gekenmerkt door het hoofdkwantumgetal. Deze banen zijn nog eens onderverdeeld in subniveaus, gekenmerkt door het nevenkwantumgetal. De waarde hiervan gaat van 0-->n-1, waarbij n het hoofdkwantumgetal is. Het nevenkwantumgetal wordt voorgesteld door l. De elektronen bezitten nog twee kwantumgetallen: m_l en m_s. Dit is het magnetisch en spinkwantumgetal.

Tot hiertoe zit het redelijk goed denkik. Maar vanaf hieronder wordt het ingewikkelder om mij de dingen voor te stellen:

Schrödinger kwam op met golfvergelijkingen voor de elektronen. Deze vergelijking werd voorgesteld door psi. Hij bekwam meerdere oplossingen voor psi, door de waarden van de 1e drie kwantumgetallen hier in te voegen. Hij heette de oplossingen "orbitalen". Door psi te kwadrateren, bekomt men een kans, waarschijnlijkheid in de kwantummechanica. Zo kan met de waarschijnlijkheid (90%) voorstellen om een elektron aan te treffen ergens in het atoom. (heisenberg(!)) Maar men kan ook deze orbitalen voorstellen door de golffuncties neer te tekenen. Zo is het s-orbitaal bolvormig, het p-orbitaal achtvormig. De elektronen kunnen allemaal gerangschikt worden in de orbitalen: elk kan er maximum twee hebben. Maar let op: deze orbitalen zijn er niet echt. Het zijn denkbeeldige banen, waarop men elektronen kan aantreffen. Dus zitten deze orbitalen allemaal dóór elkaar in het atoom (zogezegd, als je je dit inbeeld)?

Vooral met het voorstellen van de orbitalen heb ik moeite: zitten deze allemaal in elkaar, met soms overlappingen? of hoe kan ik me dit goed voorstellen?

Dank bij voorbaat,

abel.

Klintersaas

Voor een ruimtelijke voorstelling van de verschillende orbitalen, zie in onderstaande links:

http://nl.wikipedia.org/wiki/Orbitaal

http://en.wikipedia.org/wiki/Atomic_orbita...pes_of_orbitals

http://www.tf.uni-kiel.de/matwis/amat/mw1_...one/r2_1_4.html

http://chimge.unil.ch/En/lc/1LC18.htm

student1050

de schrödingervergelijking kan enkel eenvoudig worden opgelost voor waterstof, voor andere atomen is dit te complex en zijn ere enkel goede benaderingen.

orbitalen zijn gebieden waar het het meest waarschijnlijk is een electron aan te treffen, het principe van Heisenberg zegt echter dat we NOOIT tegelijkertijd de plaats op een bepaald tijdstip kunnen weten van een electron. We kunnen zijn positie en snelheid dus niet bepalen.

We werken dus met probabiliteiten (de orbitalen).

Orbitalen kunnen altijd maximaal twee electronen bevatten en de laagste (meest stabiele) orbitalen worden eerst opgevuld. Dit wordt reeds vanaf het midelbaar uitgelegd met de volgende eenvoudige regel, waarbij je schuine pijlen door de letters moet trekken, beginnende van rechts boven:

1 s

2 s p

3 s p d

4 s p d f

enz.

Elk orbitaal heeft een specifieke vorm, vb. voor s is dit bolvormig, voor p haltervormige orbitalen. Er is bij elk energieniveau (1, 2, 3 ... (ze vaak voorgesteld door de letter n) of door de letters K, L, M, ...)) 1 s orbitaal mogelijk, 3 p orbitalen mogelijk, 5 d orbitalen mogelijk enz.

Belangrijk in de reacties van atomen met elkaar zijn de valentie-elektronen.

Er zijn zoals je weet drie types verbindingen: ion / covalent / (metaal)rooster.

Vooral in covalente bindingen zijn orbitalen belangrijk, omdat hier electronen worden gedeeld tussen twee atomen.

In dit proces zullen orbitalen combineren/overlappen.

Een goede leiddraad in de chemie is dat reacties en molecuulvorming normaal alleen spontaan doorgaan als de eindproducten lager liggen in energie dan de beginproducten (of op zijn minst niet hoger).

Een eigenschap wat energieverlaging met zich meebrengt is als electronenen (negatieve ladingen) zo breed mogelijk kunnen worden uitgesmeerd over de molecule (=als de atomen gedeeld worden en in gemeenschappelijke orbitalen worden gestoken). We spreken van molecule orbitalen als twee atoomorbitalen tesamen komen (regel van behoud van energie zegt dat er evenveel moleculeorbitalen worden gevormd als er atoomorbitalen voor worden gebruikt). Als meer dan twee atoomorbitalen combineren spreekt men van PCMO's of polycentrische molecule orbitalen, deze werken vaak extra stabilizerend voor een molecule (belangrijk voorbeeld: benzeenring).

In de praktische chemie gebruiken we vaak de Kukulé/Lewis-methode om verbindingen te tekenen (= via streepjes om verbindingen weer te geven), omdat dit gemakkelijker is dan de orbitalen te tekenen.

Als we de eerste voorstellingswijze gebruiken is een goede regel voor stabiliteit, hoe meer relevant resonantiestructuren (of correctere naam mesomeren) je kan tekenen hoe stabieler het atoom (opm.: een structuur is relevanter naarmate het aantal ladingen dat je op atomen zet verminderd door de electronen te delocaliseren, als dit mogelijk is.)

hoop dat je hier iets aan hebt.

thermo1945

zitten deze allemaal in elkaar, met soms overlappingen?

Inderdaad.

Wetenschapsforum

Laatste berichten

Nieuwsberichten

Orbitalen

Orbitalen

Re: Orbitalen

Re: Orbitalen

Re: Orbitalen