खूबसूरती हमसे छुपी हुई

प्रत्येक के लिए यह सुंदर है।
सिसरौ

"हम" कौन हैं और वे हमसे क्या छिपा रहे हैं? हम रसायनज्ञों के बारे में बात करेंगे, हालाँकि, यह बात सभी पर लागू होती है। अपनी यात्रा के दौरान हमें छिपे हुए लक्ष्य तक शीघ्रता से पहुँचने के लिए एक गाइडबुक, या क्षेत्र के मानचित्र की आवश्यकता होगी। एक रसायनज्ञ के पास हमेशा ऐसा मार्गदर्शक होता है - यह आवर्त सारणी है। अगर यह टेबल आपके पास हो तो आगे की कहानी और भी दिलचस्प हो जाएगी।

कल्पना करें कि आप एक दिलचस्प व्यक्ति से मिले हैं जिससे आप लगातार असामान्य और दिलचस्प जानकारी सीखते हैं। पहले तो यह दिलचस्प जानकारी प्राप्त करने के लिए काफी होगा, लेकिन धीरे-धीरे आप स्वयं इस व्यक्ति में रुचि लेने लगेंगे। आप उसके स्वाद, विचार, स्नेह, वह कैसे रहता है, यह जानना चाहेंगे।

हमारे लेख में, इलेक्ट्रॉन जानकारी प्रदान करते हैं। यह वे (मुख्य रूप से वैलेंस इलेक्ट्रॉन) हैं जो रासायनिक तत्वों द्वारा निर्मित पदार्थों के व्यवहार और उनके रासायनिक परिवर्तनों की अंतहीन विविधता को निर्धारित करते हैं। आइए उन परिस्थितियों पर विचार करें जिनमें इलेक्ट्रॉन रहते हैं। यह तो नहीं कहा जा सकता कि कोई अपने घर की वास्तुकला हमसे छुपा रहा है, लेकिन इसकी सही तस्वीर कम ही लोग जानते हैं।

प्रकृति एक उत्कृष्ट डिजाइनर है

याद रखें कि किसी परमाणु या अणु में इलेक्ट्रॉन द्वारा घेरे गए स्थान के क्षेत्र को कक्षक कहा जाता है। न केवल ऑर्बिटल्स की अवधारणा परिचित और यहां तक ​​कि लोकप्रिय हो गई है, बल्कि उनकी उपस्थिति भी है, जिसे कभी-कभी पुस्तक कवर पर देखा जा सकता है। उदाहरण के लिए, स्कूल की रसायन विज्ञान की पाठ्यपुस्तकों में से एक के कवर पर पानी के अणु का एक आरेख है, और एक समान प्लॉट मीथेन अणु का एक आरेख है (चित्र 1)।

दोनों ही डिजाइन बेहद आकर्षक हैं. टेट्राहेड्रोन के अंदर स्थित ऑर्बिटल्स, लम्बे गुब्बारे के समान, गोलाकार ऑर्बिटल्स के संपर्क में हैं।

मीथेन अणु में आणविक कक्षाएँ होती हैं, लेकिन हम सरल वस्तुओं - परमाणु कक्षाओं पर ध्यान केंद्रित करेंगे। पृथक परमाणुओं में इलेक्ट्रॉन कहाँ स्थित होते हैं जो रासायनिक बंधों से जुड़े नहीं होते हैं? दिखाए गए चित्रों की प्रशंसा करने के बाद, आइए भावनाओं को एक तरफ रख दें और एक दुखद नोट जोड़ें - मीथेन में वास्तविक आणविक कक्षाएँ अधिकांश चित्रों में दिखाए गए से काफी अलग हैं। ऐसा क्यों हुआ इसके बारे में हम थोड़ी देर बाद बात करेंगे।

वे वास्तव में क्या हैं?

तो, एक इलेक्ट्रॉन एक परमाणु में नाभिक के चारों ओर एक निश्चित रेखा - एक कक्षा के साथ नहीं चलता है, बल्कि अंतरिक्ष के एक निश्चित क्षेत्र पर कब्जा कर लेता है। पहले वे "कक्षा" शब्द का प्रयोग करते थे, लेकिन धीरे-धीरे यह विचार आया कि कक्षा (अक्षांश से)। ऑर्बिटा– ट्रैक) अंतरिक्ष में एक रेखा है। उदाहरण के लिए, हमारा ग्रह पृथ्वी की कक्षा में सूर्य के चारों ओर घूमता है। वह क्षेत्र जहां इलेक्ट्रॉन स्थित है वह एक रेखा नहीं है, बल्कि अंतरिक्ष का एक निश्चित वॉल्यूमेट्रिक हिस्सा है, यही कारण है कि "कक्षीय" शब्द का उपयोग किया जाने लगा। "कक्षीय" अवधारणा की विशिष्टता यह है कि अंतरिक्ष के इस हिस्से की स्पष्ट सीमाएँ नहीं हैं, यह धुंधला है। उदाहरण के लिए, हाइड्रोजन परमाणु में एक इलेक्ट्रॉन (चित्र 2ए), एक निश्चित संभावना के साथ, या तो नाभिक के बहुत करीब या काफी दूरी पर हो सकता है (इलेक्ट्रॉन के यादृच्छिक स्थान को इंगित करने वाले बिंदु एक निश्चित क्षेत्र में सघन होते हैं) .

अंतरिक्ष का एक क्षेत्र है जहां इलेक्ट्रॉन पाए जाने की सबसे अधिक संभावना है। स्पष्टता के प्रयोजनों के लिए, ऑर्बिटल एक सतह तक सीमित है जो अंतरिक्ष के उस क्षेत्र को रेखांकित करता है जहां इलेक्ट्रॉन के प्रकट होने की संभावना सबसे बड़ी है, दूसरे शब्दों में, जहां इलेक्ट्रॉन घनत्व अधिकतम है (छवि 2 बी)। तो, ऑर्बिटल को एक प्रकार के वॉल्यूमेट्रिक बॉडी के रूप में माना जाना चाहिए, जिसके अंदर इलेक्ट्रॉन 95% की संभावना के साथ स्थित है।

हाइड्रोजन परमाणु के इलेक्ट्रॉन कक्षक का आकार गोलाकार (गोलाकार) होता है, इसलिए त्रि-आयामी निर्देशांक के प्रत्येक अक्ष की दिशा में इलेक्ट्रॉन घनत्व समान होता है (चित्र 3)। यह तथाकथित है एस-कक्षीय.

आज तक, पाँच प्रकार की कक्षाओं का वर्णन किया गया है: एस, पी, डी, एफऔर जी।पहले तीन के नाम ऐतिहासिक रूप से बने थे, फिर वर्णमाला सिद्धांत को चुना गया, इसलिए इन अक्षरों में कोई छिपा हुआ अर्थ नहीं है। ऑर्बिटल्स मौजूद हैं, भले ही उनमें इलेक्ट्रॉन हों (कब्जे वाले ऑर्बिटल्स) या अनुपस्थित हों (रिक्त ऑर्बिटल्स)। यह दिलचस्प है कि प्रत्येक तत्व के परमाणु, हाइड्रोजन से शुरू होकर आज प्राप्त अंतिम तत्व तक, सभी ऊर्जा स्तरों पर सभी कक्षाओं का एक पूरा सेट होता है, और इलेक्ट्रॉनों के साथ उनका भरना तत्व की परमाणु संख्या बढ़ने के साथ होता है, यानी। किसी परमाणु के नाभिक का आवेश।

प्रत्येक रासायनिक तत्व के परमाणु में होता है एस-ऑर्बिटल्स, प्रत्येक ऊर्जा स्तर पर एक के साथ कक्षाएँ। इन सभी का आकार गोलाकार है, लेकिन यहीं पर प्रकृति ने एक आश्चर्य तैयार किया है। यदि पहले ऊर्जा स्तर पर एस-ऑर्बिटल एक ठोस पिंड है, फिर दूसरे पर यह एक गोले के भीतर एक गोला है, और तीसरे पर एक दूसरे के अंदर तीन गोले बने हुए हैं (चित्र 4)।

इस प्रकार, ऊर्जा स्तर संख्या को एन्कोड किया गया है एस-ऑर्बिटल्स आंतरिक परतों की संख्या का उपयोग करते हुए (एक छिपे हुए बारकोड की याद दिलाते हुए)। बहुपरत संरचना का भौतिक अर्थ क्या है? तथ्य यह है कि गोलाकार परतों के बीच के अंतराल में, इलेक्ट्रॉन बहुत कम ही दिखाई देते हैं, दूसरे शब्दों में, इन अंतरालों में इलेक्ट्रॉन घनत्व बेहद कम होता है। पहले कहा गया था कि कक्षीय को अंतरिक्ष के उस क्षेत्र का उपयोग करके दर्शाया गया है जहां इलेक्ट्रॉन घनत्व अधिकतम है, इसलिए, कम घनत्व वाले स्थान रिक्त स्थान हैं।

वैसे, तीसरा ऊर्जा स्तर आवर्त प्रणाली के तीसरे आवर्त के तत्वों में भरना शुरू हो जाता है (दूसरा स्तर - दूसरे आवर्त के तत्वों में, चौथा स्तर - चौथे आवर्त के तत्वों में, आदि)। ). इस प्रकार, प्रकृति ने एक ही जानकारी को दो बार एन्क्रिप्ट किया - अवधियों की संख्या में और परतों की संख्या में एस-ऑर्बिटल्स.

अलावा एस-ऑर्बिटल्स भी मौजूद हैं आर-ऑर्बिटल्स. ऐसे तीन ऑर्बिटल्स पहले दूसरे ऊर्जा स्तर पर दिखाई देते हैं। प्रत्येक अगले स्तर पर भी उनमें से हमेशा तीन होते हैं। उन्होंने जो भी कहा आर-ऑर्बिटल्स - दोनों दो-ब्लेड प्रोपेलर और डम्बल के साथ; अब "वॉल्यूमेट्रिक आठ" नाम स्थापित हो गया है। तीनों कक्षाएँ दिखने में समान हैं, लेकिन अंतरिक्ष में अलग-अलग दिशा में उन्मुख हैं। उनका अधिकतम इलेक्ट्रॉन घनत्व तीन समन्वय अक्षों में से एक के साथ केंद्रित है - एक्स, यया जेड(चित्र 5)। यह ठीक वैसा ही है जैसा किसी इलेक्ट्रॉन के स्थिर होने पर उसके सबसे संभावित स्थान का क्षेत्र दिखता है आर-ऑर्बिटल्स.

इन कक्षाओं को सभी पाठ्यपुस्तकों में इसी प्रकार दर्शाया गया है। यह दिलचस्प है कि इन कक्षाओं का वास्तविक रूप (चित्र 6) आम तौर पर स्वीकृत रूप से स्पष्ट रूप से भिन्न है (चित्र 5 देखें)।

वे बिल्कुल भी लम्बी बूंदों की तरह नहीं दिखते, बल्कि बन या बटन की तरह दिखते हैं। यह इन कक्षाओं में है कि इलेक्ट्रॉन आवर्त सारणी की दूसरी अवधि के तत्वों में स्थित होते हैं, जो बोरान से शुरू होते हैं और नियॉन के साथ समाप्त होते हैं। यह काफी तर्कसंगत है कि इन तत्वों को कहा जाता है आर-तत्व. आमतौर पर डी.आई. मेंडेलीव की तालिका में आर-तत्वों को एक विशेष रंग से हाइलाइट किया जाता है। तीसरे ऊर्जा स्तर पर भी है आर-ऑर्बिटल्स, लेकिन वे "दूसरी मंजिल" पर रहने वाले अपने "रिश्तेदारों" से दिखने में कुछ अलग हैं (चित्र 7)। उ 3 आर-ऑर्बिटल्स में एक "स्कर्ट" दिखाई देती है, पूरा डिज़ाइन एक प्राचीन टेबल लैंप के समान है, केवल डबल प्रतीत होता है। ये ऑर्बिटल्स धीरे-धीरे एल्यूमीनियम से आर्गन तक इलेक्ट्रॉनों से भर जाते हैं, इन्हें भी कहा जाता है आर-तत्व. आवर्त सारणी में इनका रंग बिल्कुल वैसा ही होता है आर-दूसरी अवधि के तत्व.

चौथे ऊर्जा स्तर पर जाने पर, "स्कर्ट" अधिक जटिल हो जाती है, अब ये विशिष्ट शैंपेनॉन हैं (चित्र 8), हालांकि, विकसित कल्पना वाले कुछ वैज्ञानिक उन्हें जेलीफ़िश कहते हैं।

इसलिए, प्रत्येक अगले स्तर पर जाने पर, न केवल उपस्थिति बदल जाती है एस-ऑर्बिटल्स बहुपरत संरचना प्राप्त कर रहे हैं, लेकिन यह भी आर-कक्षक जिनमें संकुचित भाग अधिक जटिल हो जाता है। वैज्ञानिक ऐसे असामान्य रूपों को कैसे देख और चित्रित कर पाए? यह क्वांटम रसायन विज्ञान विधियों का उपयोग करके की गई गणनाओं का परिणाम है। वास्तविकता के साथ गणनाओं के पत्राचार की पुष्टि संरचनात्मक अध्ययनों से होती है।

वे इतने विकृत क्यों हैं? आर-किताबों में दर्शाए गए कक्षक? यहां कोई दुर्भावनापूर्ण इरादा नहीं है, यह सरलीकरण का परिणाम है। होने वाली अंतःक्रियाओं को समझाने के लिए, कक्षाओं की स्थानिक स्थिति और उनकी अनुमानित रूपरेखा को इंगित करना काफी है। इसके अलावा, बूंद के आकार का चित्रण करना बहुत आसान है और इसकी मदद से रासायनिक बंधनों के निर्माण के दौरान होने वाले ऑर्बिटल्स के ओवरलैप को व्यक्त करना अधिक सुविधाजनक है। आइए एक उदाहरण अपने करीब लेते हैं। जब हम प्रतिक्रिया समीकरण लिखते हैं, तो हम रासायनिक तत्व प्रतीकों का उपयोग करके परमाणुओं का प्रतिनिधित्व करते हैं। साथ ही, हम उनमें से प्रत्येक के पास सभी इलेक्ट्रॉनों को चित्रित नहीं करते हैं और यह भी नहीं दर्शाते हैं कि कौन से इलेक्ट्रॉन हैं आर, फिर कौन सा - एस. अधिकांश मामलों में इसकी आवश्यकता नहीं होती. यदि ऐसी आवश्यकता उत्पन्न होती है, तो, उदाहरण के लिए, सहसंयोजक बंधन को पूरा करने के लिए इलेक्ट्रॉनों की एक जोड़ी को प्रतिक्रिया योजना में पेश किया जाता है।

हालाँकि, ऑर्बिटल्स के वास्तविक आकार महत्वपूर्ण हैं और जटिल गणनाओं में ध्यान में रखा जाता है जो ऑर्बिटल्स की स्थानिक बातचीत को ध्यान में रखते हैं।

केवल दुर्लभ उत्साही लोग ही इस कठिन कार्य को करते हैं। उनके प्रयासों के लिए धन्यवाद, हम देख सकते हैं कि सब कुछ वास्तव में कैसा दिखता है, और साथ ही प्रकृति की विचित्र कल्पना की सराहना करते हैं।

हर कोई अपनी-अपनी कक्षाएँ पसंद करता है

यदि प्रपत्र आर-ऑर्गेनिक केमिस्ट्री की पाठ्यपुस्तकों में ऑर्बिटल्स की सबसे अधिक चर्चा की जाती है, फिर निम्नलिखित डी-ऑर्बिटल्स समन्वय रसायन विज्ञान में एक पसंदीदा विषय है, जो जटिल यौगिकों के गुणों की जांच करता है। ये कक्षाएँ तीसरे ऊर्जा स्तर पर दिखाई देती हैं। इस और प्रत्येक अगले स्तर पर उनमें से हमेशा पाँच होते हैं। डी-ऑर्बिटल्स चौथी अवधि के तत्वों, तथाकथित संक्रमण तत्वों (जिसे अक्सर कहा जाता है) से इलेक्ट्रॉनों द्वारा आबाद होने लगते हैं
डी-तत्व), स्कैंडियम से शुरू होकर जस्ता तक। आवर्त सारणी में डी-तत्वों को भिन्न रंग में रंगा जाता है एस- और आर-तत्व. रूप डी-ऑर्बिटल्स की तुलना में कुछ अधिक जटिल हैं आर-ऑर्बिटल्स. चार डी-ऑर्बिटल्स की उपस्थिति एक जैसी होती है (एक चार-ब्लेड वाला प्रोपेलर, अधिक सटीक रूप से, चार बूंदें क्रॉसवाइज व्यवस्थित होती हैं), लेकिन अंतरिक्ष में अलग तरह से उन्मुख होते हैं। पांचवां डी-ऑर्बिटल का एक असामान्य आकार है - एक त्रि-आयामी आकृति आठ जो एक टोरस के माध्यम से पिरोई गई है, या, जैसा कि वे रोजमर्रा की जिंदगी में कहते हैं, एक डोनट। आमतौर पर समन्वय रसायन विज्ञान की पुस्तकों में इन कक्षाओं को चित्र में दिखाए अनुसार दर्शाया गया है। 9.

सभी डी-ऑर्बिटल्स को आमतौर पर इस तरह से चित्रित किया जाता है, चाहे वे किसी भी स्तर के हों। सबसे दिलचस्प बात यह है कि चित्र में दिखाया गया है। 9, छवि लगभग वास्तविक छवि से भिन्न नहीं है, लेकिन यह केवल तीसरे स्तर की कक्षाओं पर लागू होती है (चित्र 10)।

पाँचवीं अवधि में, भराव होता है डी-चौथे ऊर्जा स्तर की कक्षाएँ, परिणामस्वरूप नई कक्षाएँ प्रकट होती हैं डी-तत्व, येट्रियम से लेकर कैडमियम तक, तालिका में वे बिल्कुल एक जैसे रंग के हैं डी-पिछली अवधि के तत्व. पिछली पूरी कहानी ने हमें इस तथ्य के लिए तैयार किया है कि उपस्थिति 4 डी-ऑर्बिटल्स 3 से थोड़ा अलग होंगे डी-ऑर्बिटल्स. यह वास्तव में मामला है (चित्र 11)। बूंद के आकार का आकार मशरूम के आकार का हो जाता है, और अतिरिक्त पैरों जैसा कुछ दिखाई देता है। समान 5 के लिए डी-ऑर्बिटल्स में इलेक्ट्रॉनों का जमाव शुरू हो जाता है डी-छठी अवधि के तत्व, यानी लैंथेनम में और आगे हेफ़नियम से पारा तक।

अब यह कोई आश्चर्य की बात नहीं लगती डी-पांचवें ऊर्जा स्तर के कक्षकों का आकार और भी अधिक जटिल होता है (चित्र 12)।

यदि केवल उनकी एक सरलीकृत छवि और प्रपत्र की विशुद्ध रूप से गुणात्मक चर्चा की आवश्यकता है, तो हम सशर्त रूप से मान सकते हैं कि सभी पर विचार किया गया है डी-ऑर्बिटल्स का आकार चित्र में दिखाया गया है। 10. शेफील्ड विश्वविद्यालय के वैज्ञानिक मार्क विंटर के प्रयासों की बदौलत हमारे पास यह देखने का सुखद अवसर है कि सब कुछ वास्तव में कैसा दिखता है।

हर किसी ने इसे नहीं देखा

चौथे ऊर्जा स्तर पर सात प्रकट होते हैं एफ-कक्षाएँ, और प्रत्येक बाद के स्तर पर हमेशा उनकी संख्या सात होती है। वे लैंथेनाइड्स (जिन्हें भी कहा जाता है) नामक तत्वों से इलेक्ट्रॉनों द्वारा आबाद होने लगते हैं एफ-तत्व), सेरियम से शुरू होकर ल्यूटेटियम पर समाप्त होता है। आवर्त सारणी में इनकी कोशिकाएँ भी एक विशेष रंग में रंगी होती हैं। यदि पूर्व उल्लिखित सभी कक्षक विभिन्न पुस्तकों में किसी न किसी रूप में देखे जा सकते हैं, तो उपस्थिति एफ-बहुत कम लोग ऑर्बिटल्स से परिचित हैं। इस बीच, विशुद्ध रूप से बाह्य रूप से, वे पूरी तरह से न केवल पुस्तक के पन्नों पर दिखाई देने के योग्य हैं, बल्कि कवर को सजाने के भी योग्य हैं, हालाँकि, आप स्वयं निर्णय करें (चित्र 13)।

आवर्त सारणी के अगले आवर्त में स्वाभाविक रूप से नए प्रकट होते हैं। एफ-थोरियम से लेकर लॉरेंशियम तक के तत्वों का रूप होता है एफ-ऑर्बिटल्स और भी असामान्य है; दो बड़े टोरी (डोनट्स) के बीच एक छोटी रिंग दिखाई देती है (चित्र 14)।

ऐसा प्रतीत होता है कि प्रकृति की स्थानिक कल्पना समाप्त हो जानी चाहिए, लेकिन तब और भी अधिक परिष्कृत डिजाइन हमारा इंतजार कर रहे हैं।

प्रकृति की परम कल्पना

पीछे एफ-कक्षाएँ नौ का अनुसरण करती हैं जी-कक्षाएँ। वे अगले (पांचवें) ऊर्जा स्तर पर दिखाई देते हैं, यानी स्थापित क्रम के अनुसार पूर्ण रूप से - प्रत्येक नया स्तर अपने साथ एक नए प्रकार की कक्षाएँ लेकर आता है। यह पहले कहा गया था कि प्रत्येक परमाणु में हाइड्रोजन से शुरू होकर सभी कक्षाओं का एक पूरा सेट होता है। हालाँकि, एक इलेक्ट्रॉन को एक निश्चित ऊपरी कक्षक में बसने के लिए, सभी पिछले कक्षकों को भरना होगा (अधिक विवरण के लिए, देखें: रसायन विज्ञान, 2000, संख्या 22। रासायनिक तत्व। उपलब्धियाँ और संभावनाएँ)। हम अभी तक उन तत्वों का नाम नहीं बता सकते जिन पर इलेक्ट्रॉन होते हैं जी-ऑर्बिटल्स, ऐसे तत्व अभी तक प्राप्त नहीं हुए हैं। गणना से पता चला है कि पहली बार एक इलेक्ट्रॉन को रासायनिक तत्व संख्या 125 पर इस कक्ष में रखा जा सकता है। हालांकि, प्रतीक्षा संभवतः इतनी लंबी नहीं है; तत्व संख्या 118 आज पहले ही प्राप्त हो चुका है। श्रृंखला तत्व से शुरू होगी नंबर 125 जी-तत्व (प्रत्येक अगला एक इलेक्ट्रॉन प्रति जोड़ देगा)। जी-ऑर्बिटल्स), ये तत्व मौलिक रूप से नए होंगे; पूरी पिछली आवर्त सारणी में उनका कोई एनालॉग नहीं है। उन्हें प्राप्त करना इतना आसान नहीं है, लेकिन उनके गुणों का अध्ययन करना और भी कठिन होगा, क्योंकि वे संभवतः अल्पकालिक रेडियोधर्मी तत्व होंगे। उस क्षण की प्रतीक्षा किए बिना जब वे प्राप्त होंगे, हम पहले से ही उपस्थिति की प्रशंसा कर सकते हैं जी-ऑर्बिटल्स (चित्र 15)।

यह कल्पना करना भी मुश्किल है कि प्रकृति ने इलेक्ट्रॉनों को उनके सबसे संभावित स्थान के ऐसे विचित्र क्षेत्र प्रदान किए हैं। ऐसी कोई वास्तविक छवि ढूंढना आसान नहीं है जिसके साथ इन कक्षाओं की तुलना की जा सके। मटर और कॉफी बीन्स के समूहों से मिलते जुलते आठ असामान्य समूह हैं, और इन सभी के शीर्ष पर अलग-अलग आकार के पांच टोरी से इकट्ठा किया गया एक अंतरिक्ष यान है, जो दो बूंद के आकार के पिंडों द्वारा छेदा गया है। ये सभी नौ कक्षाएँ एक-दूसरे के साथ हस्तक्षेप किए बिना, अस्पष्ट रूप से एक परमाणु नाभिक के चारों ओर स्थित हैं। हमारी कल्पना ऐसी किसी चीज़ की कल्पना करने में असमर्थ है, क्योंकि यहां अन्य नियम लागू होते हैं - क्वांटम यांत्रिकी के नियम। निःसंदेह, ऐसी वास्तविकता से प्रतिस्पर्धा में हमारी कल्पना हार जाती है।

बिल्कुल नहीं, लेकिन समझने योग्य है

आइए हम चित्र के दाईं ओर दिखाए गए सीएच 4 मीथेन अणु पर फिर से लौटें। 1. कार्बन परमाणु में, बाद के सभी तत्वों की तरह, दूसरे ऊर्जा स्तर पर चार कक्षाएँ होती हैं (एक)। एसऔर तीन आर). इसके अलावा, कार्बन में चार वैलेंस इलेक्ट्रॉन होते हैं, जिनमें से दो स्थित होते हैं एस-ऑर्बिटल्स और दो में एक और इलेक्ट्रॉन आर-ऑर्बिटल्स (चित्र 16, नीचे बाएँ), तीसरा आर-कार्बन कक्षक व्याप्त नहीं है।

उस समय जब एक कार्बन परमाणु चार हाइड्रोजन परमाणुओं के साथ चार रासायनिक बंधन बनाता है, तो सभी चार ऑर्बिटल्स विलय करते प्रतीत होते हैं, जिससे हाइब्रिड ऑर्बिटल्स (चित्र 16, शीर्ष दाएं) बनते हैं, जो असममित त्रि-आयामी आकृति आठ (एक बड़ी बूंद और) के आकार के होते हैं। एक छोटी पूँछ)। यह इंगित करने के लिए कि संकर कक्षाएँ किससे बनी हैं, वे आमतौर पर लिखते हैं -
एसपी 3-ऑर्बिटल्स, यानी एक से प्राप्त एस-और तीन आर-ऑर्बिटल्स (संकरों के निर्माण में कितने ऑर्बिटल्स शामिल होते हैं, उतनी ही संख्या में हाइब्रिड ऑर्बिटल्स प्राप्त होते हैं)।

ऐसी तस्वीरें सभी कार्बनिक रसायन विज्ञान की पाठ्यपुस्तकों में देखी जा सकती हैं, और संकरों का वास्तविक स्वरूप चित्र में दिखाया गया है। 17. अपने आकार को अधिक स्पष्ट रूप से दिखाने के लिए, संकर कक्षाओं को एक दूसरे से कुछ दूरी पर चित्रित किया गया था (चित्र 17, बाएं)। पूरी तस्वीर को वास्तविकता में देखने के लिए, इन कक्षाओं को अंतरिक्ष में संयोजित किया जाना चाहिए ताकि चार सफेद बिंदु मेल खाएँ (यह वह जगह है जहाँ कार्बन नाभिक स्थित है)। परिणाम अंकों में दर्शाया गया है। 17, ठीक है.

इसके अलावा, एक काल्पनिक टेट्राहेड्रोन के शीर्षों की ओर निर्देशित ये चार ऑर्बिटल्स, चार हाइड्रोजन परमाणुओं के गोलाकार ऑर्बिटल्स के साथ ओवरलैप होते हैं, जो चार रासायनिक बंधनों के गठन से मेल खाता है (चित्र 1 देखें)। यह वह जगह है जहां विशुद्ध रूप से ग्राफिकल कठिनाइयां उत्पन्न होती हैं - यदि आप चार क्षेत्रों को "एक साथ चिपके हुए" गोलाकार खंडों से युक्त एक आकृति के करीब लाते हैं (चित्र 17, दाएं देखें), तो आप ऐसी तस्वीर में कुछ भी नहीं बना पाएंगे। यदि हाइब्रिड ऑर्बिटल्स को जानबूझकर खींचा जाए तो सब कुछ अधिक स्पष्ट दिखता है (चित्र 16 देखें)। इस प्रकार, स्पष्टता के लिए ऑर्बिटल्स का वास्तविक रूप लगातार विकृत किया जाता है, और यहां किसी भी चीज़ पर आपत्ति करना मुश्किल है, हालांकि, चित्र की सटीकता के प्रेमियों के लिए। 17 आपको मानसिक रूप से कल्पना करने में मदद करेगा कि वास्तव में सब कुछ कैसा दिखता है।

ऑर्बिटल्स रचनात्मकता का एक स्रोत हैं

यदि रसायनज्ञ आमतौर पर अपने तर्क में आगे नहीं बढ़ते हैं डी-ऑर्बिटल्स, एफ-और जी-वे ऑर्बिटल्स में कम रुचि रखते हैं, फिर अन्य व्यवसायों के लोगों ने तुरंत अंतिम दो समूहों पर ध्यान दिया, मुख्यतः उनके असाधारण वास्तुशिल्प आकर्षण के कारण। व्यावहारिक कलाकारों, डिज़ाइनरों, कंस्ट्रक्टरों और सज्जाकारों ने प्रकृति की कल्पना की सराहना की, जो बहुत ही गैर-मानक रूपांकनों की पेशकश करते हैं जो रचनात्मक कल्पना से परे हैं। आभूषण कला के उस्तादों को ऐसी वस्तुएं उनके आधार पर आधुनिक आभूषण बनाने के लिए बहुत दिलचस्प लगीं (चित्र 18)।

फर्नीचर, जूते और घरेलू उपकरणों के नमूने बनाने वाले कलाकार इन लोकप्रिय छवियों को नजरअंदाज नहीं कर सके। अब ऑर्बिटल्स को शहर के प्रतीकों पर भी देखा जा सकता है, डी-ऑर्बिटल्स को शांतिवादी प्रतीकों में से एक पर चित्रित किया गया है, और आर-ऑर्बिटल्स ने लंबे समय से घंटे के चश्मे के निर्माण में एक मॉडल के रूप में काम किया है (चित्र 19)।

कक्षीय डिज़ाइन वास्तुकला में विशेष रूप से अच्छा दिखता है, जहां यह पुल समर्थन और टेलीविजन टावरों को सुशोभित करता है। वैसे, रूप जी-ऑर्बिटल्स आश्चर्यजनक रूप से रिले एंटेना के आदर्श मापदंडों के अनुरूप हैं (चित्र 20)।

यह संपूर्ण कलात्मक आंदोलन, जिसे ऑर्बिटल डिज़ाइन कहा जाता है, नए शब्द की आकर्षक ध्वनि के साथ खरीदारों और ग्राहकों को अतिरिक्त रूप से आकर्षित करता है।

गंभीर क्या है और मुस्कुराहट में क्या है?

दिखाए गए सभी कक्षकों की उपस्थिति, उनकी कुछ हद तक शानदार प्रकृति के बावजूद, सटीक गणनाओं का परिणाम है और पूरी तरह से सच है। हम पाठकों को स्वयं यह निर्णय लेने का अवसर देते हैं कि सामान्य नाम "कक्षीय डिज़ाइन" के साथ कलात्मक रचनात्मकता में प्रवृत्ति कितनी गंभीर है। रसायन विज्ञान में, गंभीर और विनोदी विषयों को एक साथ प्रस्तुत करना काफी आम है। पिछले वर्षों में, खिमिया अखबार के अप्रैल अंक में नियमित रूप से इस प्रकार की विभिन्न सामग्रियाँ प्रकाशित होती थीं। इन प्रकाशनों से कोई सीख सकता है: आवर्त सारणी का उपयोग करके भाग्य की भविष्यवाणी कैसे करें, फार्मासिस्टों, पेटू और विभिन्न पेय के प्रेमियों के लिए कौन सी आवर्त सारणी मौजूद है, क्या दवा लेने की प्रक्रिया को बेहद सुखद बनाने के लिए बहुलक रसायन विज्ञान का उपयोग करना संभव है, कैसे करें रसायन विज्ञान में प्रसिद्ध बनें, रसायनज्ञों के बीच लाइव संचार की विशेषताएं और भी बहुत कुछ।

सिस्टम. इस मामले में, कक्षीय को एक-इलेक्ट्रॉन श्रोडिंगर स्तर द्वारा एक प्रभावी एक-इलेक्ट्रॉन हैमिल्टनियन के साथ निर्धारित किया जाता है; कक्षीय ऊर्जा, एक नियम के रूप में, (देखें) से संबंधित है। उस प्रणाली के आधार पर जिसके लिए कक्षक निर्धारित किया जाता है, परमाणु, आणविक और क्रिस्टलीय कक्षकों को प्रतिष्ठित किया जाता है।

परमाणु ऑर्बिटल्स (एओ) को तीन क्वांटम संख्याओं की विशेषता है: प्रिंसिपल एन, ऑर्बिटल / और चुंबकीय एन। मान l = 0, 1, 2,... कक्षीय (कोणीय) गति (-प्लैंक स्थिरांक) का वर्ग निर्दिष्ट करता है, मान m = l,l - 1,..., +1, 0, - 1 ,..., - एल + 1, - एक निश्चित चयनित z-अक्ष पर क्षण का एल-प्रक्षेपण; n कक्षीय ऊर्जाओं को क्रमांकित करता है। दिए गए / वाले राज्यों को संख्याओं n = l + 1, l + 2,... द्वारा क्रमांकित किया जाता है। एओ के मूल पर केंद्रित समन्वय प्रणाली का रूप है, जहां और-ध्रुवीय कोण, r-नाभिक से दूरी। आर एनएल (आर) कहा जाता है संयुक्त स्टॉक कंपनी का रेडियल भाग (रेडियल फ़ंक्शन), और वाई एलएम (क्यू, जे)-गोलाकार। हार्मोनिक. समन्वय प्रणाली को घुमाते समय, गोलाकार हार्मोनिक को समान मान l के साथ हार्मोनिक्स के रैखिक संयोजन द्वारा प्रतिस्थापित किया जाता है; मुड़ने पर AO का रेडियल भाग नहीं बदलता है, और इस AO के अनुरूप ऊर्जा होती है स्तर (21+1) गुना ख़राब है। आमतौर पर - कक्षीय घातांक का सूचकांक, और पीपीएल - डिग्री का एक बहुपद (एन - एल - 1)। संक्षिप्त संकेतन में, AO को प्रतीक nl m द्वारा वर्णित किया गया है, और n को संख्या 1, 2, 3,... द्वारा दर्शाया गया है, मान l = 0, 1, 2, 3, 4,... के अनुरूप हैं अक्षरों को s, p, d, f, g ,...; मी को नीचे दाईं ओर दर्शाया गया है, उदाहरण के लिए 2पी +1 , 3डी -2 .

गैर-जटिल गोलाकार संरचनाओं वाले एओ अधिक सुविधाजनक होते हैं। हार्मोनिक्स, और उनके रैखिक संयोजन। अर्थ. ऐसी संयुक्त स्टॉक कंपनियाँ कहलाती हैं घन (टेसेरल)। उनके पास फॉर्म है, जहां (x, y, z) कर्नेल पर केंद्रित कार्टेशियन निर्देशांक x, y, z के सापेक्ष डिग्री एल का एक सजातीय बहुपद (कोणीय कार्य) है (अक्षों की दिशा मनमानी है); उदाहरण के लिए, एओ को प्रतीकों द्वारा निर्दिष्ट किया जाता है।

यदि बहुपद P nl (r) को कूलम्ब क्षेत्र में नाभिक के लिए श्रोडिंगर समीकरण के समाधान द्वारा निर्धारित किया जाता है, तो AO कहा जाता है। हाइड्रोजन जैसा। नायब. सामान्य हाइड्रोजन जैसा घन। एओ तालिका में दिए गए हैं।

हाइड्रोजन-जैसी कक्षाएँ। पी, डी, एफ-प्रकार

रसायन में. एप्लिकेशन अक्सर एओ रूपरेखा दिखाते हैं, जो हो सकते हैं अलग ढंग से बनाया गया. नायब. तथाकथित आम चरण सतहें, जिन पर घन मान दर्शाए गए हैं। (या गोलाकार) हार्मोनिक्स: दिए गए ध्रुवीय कोणों पर, एओ के कोणीय भाग का मापांक मूल बिंदु की दूरी के बराबर होता है। चित्र में. 1 अन्य, अधिक दृश्य सतहों को दिखाता है, जिसमें एब्स। कुछ AO के मानों का एक स्थिर मान होता है। एओ को चित्रित करने की दोनों विधियाँ केवल निर्देशांक की उत्पत्ति के निकट व्यावहारिक रूप से समान हैं। सभी मामलों में, + और - चिह्न (या छायांकन) दर्शाते हैं कि किसी दिए गए क्षेत्र में एओ का कौन सा चिह्न है। सभी तरंग कार्यों की तरह, AO को -1 से गुणा किया जा सकता है, जिससे परिवर्तन होगाफ़ंक्शन चिह्न, लेकिन एओ चिह्न स्वयं अर्थपूर्ण नहीं हैं,और मोल का वर्णन करते समय एओ प्रणाली के लिए संकेतों का विकल्प। कक्षाएँ। ग्राफ़िक एओ की छवि का हमेशा कोई मतलब नहीं होता. इस प्रकार, मॉड्यूल के वर्ग गोलाकार होते हैं। हार्मोनिक्स कोण पर निर्भर नहीं करते हैं, इसलिए छवि, उदाहरण के लिए, AO 2p x और 2p y की छवि AO 2p + और 2p - की छवि से पूरी तरह से अलग होगी, हालांकि दोनों AO पूरी तरह से समकक्ष हैं।

आणविक कक्षाएँ(एमओ) को सभी नाभिकों के क्षेत्र और बाकी के औसत क्षेत्र में वर्णित किया गया है। आमतौर पर, एमओ के पास कोई सरल विश्लेषण नहीं होता है। अभ्यावेदन और उनके लिए उपयोग किया जाता है (देखें)। तरीकों में वे कहते हैं. ऑर्बिटल्स, मल्टीइलेक्ट्रॉन वेव फ़ंक्शन का निर्माण स्पिन ऑर्बिटल्स से बने उत्पाद या निर्धारक के रूप में किया जाता है, अर्थात। स्पिन फ़ंक्शन द्वारा ऑर्बिटल्स को गुणा किया जाता है या (देखें)।

जहाँ 0 = 0.372, b = 0.602, परमाणु कक्षक 2p z C i (i = 1, 2, 3, 4) है। 1-ऑर्बिटल में एक नोडल प्लेन (xy) है, 2-ऑर्बिटल में एक पूरक प्लेन है। इस तल के लंबवत और बीच से गुजरने वाला नोडल तल

परमाणुओं के भौतिक और रासायनिक गुण, और परिणामस्वरूप समग्र रूप से पदार्थ, काफी हद तक परमाणु नाभिक के चारों ओर इलेक्ट्रॉन बादल की विशेषताओं से निर्धारित होते हैं। धनावेशित नाभिक ऋणावेशित इलेक्ट्रॉनों को आकर्षित करता है। इलेक्ट्रॉन नाभिक के चारों ओर इतनी तेज़ी से घूमते हैं कि उनका स्थान सटीक रूप से निर्धारित करना असंभव है। नाभिक के चारों ओर घूमने वाले इलेक्ट्रॉनों की तुलना बादल या कोहरे से की जा सकती है, कुछ स्थानों पर यह अधिक या कम घना होता है, तो कुछ स्थानों पर बिल्कुल विरल होता है। इलेक्ट्रॉन बादल का आकार, साथ ही इसमें किसी भी बिंदु पर एक इलेक्ट्रॉन पाए जाने की संभावना, संबंधित समीकरणों को हल करके निर्धारित की जा सकती हैक्वांटम यांत्रिकी. वे क्षेत्र जहां इलेक्ट्रॉन पाए जाने की सबसे अधिक संभावना होती है, ऑर्बिटल्स कहलाते हैं। प्रत्येक कक्षक में एक निश्चित ऊर्जा होती है और इसमें दो से अधिक इलेक्ट्रॉन नहीं हो सकते। आमतौर पर, नाभिक के निकटतम सबसे कम ऊर्जा वाले कक्षक पहले भरे जाते हैं, फिर उच्च ऊर्जा वाले कक्षक आदि।

समान ऊर्जा वाले इलेक्ट्रॉन ऑर्बिटल्स का एक संग्रह एक परत (यानी, एक शेल, या ऊर्जा स्तर) बनाता है। ऊर्जा स्तर को परमाणु के नाभिक से शुरू करके क्रमांकित किया जाता है: 1, 2, 3,... . नाभिक से जितना दूर होगा, परतें उतनी ही अधिक विशाल होंगी और वे उतने ही अधिक ऑर्बिटल्स और इलेक्ट्रॉनों को समायोजित कर सकेंगे। हाँ, चालूएन-वें स्तर एन 2 ऑर्बिटल्स, और वे 2 तक समायोजित कर सकते हैंएन 2 इलेक्ट्रॉन. ज्ञात तत्वों में, इलेक्ट्रॉन केवल पहले सात स्तरों में पाए जाते हैं, और उनमें से केवल पहले चार ही भरे होते हैं।

ऑर्बिटल्स चार प्रकार के होते हैं, उन्हें निर्दिष्ट किया जाता हैएस , पी , डीऔर एफ . प्रत्येक स्तर (परत) पर एक हैएस -ऑर्बिटल जिसमें इलेक्ट्रॉन नाभिक से सबसे मजबूती से बंधे होते हैं। तीन द्वारा पीछा किया गयापी-ऑर्बिटल्स, पांच डी -ऑर्बिटल्स और, अंत में, सातएफ-ऑर्बिटल्स.

शंख एन	कक्षकों की संख्या एन 2	कक्षीय प्रकार	इलेक्ट्रॉनों की संख्या 2एन 2
		एस, पी
		एस, पी, डी
		एस, पी, डी, एफ

एस - कक्षक आकार में गोलाकार होते हैंपी – एक डम्बल या दो स्पर्श करने वाले गोले का आकार,डी-ऑर्बिटल्स में 4 "पंखुड़ियाँ" होती हैं, और एफ -ऑर्बिटल्स 8. क्रॉस-सेक्शन में, ये ऑर्बिटल्स लगभग वैसा ही दिखते हैं जैसा चित्र में दिखाया गया है।

तीन आर-ऑर्बिटल्स आयताकार समन्वय प्रणाली के अक्षों के साथ अंतरिक्ष में उन्मुख होते हैं और तदनुसार नामित होते हैंपी एक्स, पी वाईऔर पी जेड; डी- और एफ -ऑर्बिटल्स भी एक दूसरे से कुछ निश्चित कोणों पर स्थित होते हैं; गोलाकारएस -ऑर्बिटल्स का कोई स्थानिक अभिविन्यास नहीं है।

किसी आवर्त में प्रत्येक बाद वाले तत्व का परमाणु क्रमांक पिछले तत्व से एक अधिक होता है और उसमें एक इलेक्ट्रॉन अधिक होता है। यह अतिरिक्त इलेक्ट्रॉन आरोही क्रम में अगले कक्षक में व्याप्त हो जाता है। यह ध्यान में रखना चाहिए कि इलेक्ट्रॉनिक परतें फैली हुई हैं और बाहरी परतों की कुछ कक्षाओं की ऊर्जा आंतरिक परतों की तुलना में कम है। इसलिए, उदाहरण के लिए, इसे पहले भरा जाता हैएस -चौथा स्तर कक्षीय (4एस -ऑर्बिटल), और इसके बाद ही 3 की फिलिंग पूरी होती हैडी -ऑर्बिटल्स. कक्षकों को भरने का क्रम सामान्यतः इस प्रकार है: 1एस , 2 एस , 2 पी , 3 एस , 3 पी , 4 एस , 3 डी , 4 पी , 5 एस , 4 डी , 5 पी , 6 एस , 4 एफ , 5 डी , 6 पी , 7 एस . किसी तत्व के इलेक्ट्रॉन विन्यास को दर्शाने के लिए उपयोग किए जाने वाले नोटेशन में, कक्षक का प्रतिनिधित्व करने वाले अक्षर पर सुपरस्क्रिप्ट उस कक्षक में इलेक्ट्रॉनों की संख्या को इंगित करता है। उदाहरण के लिए, रिकार्ड 1 एस 2 2 एस 2 2 पी 5 मतलब कि 1 सेएस -परमाणु के कक्षक में दो इलेक्ट्रॉन होते हैं, 2एस -ऑर्बिटल्स दो, 2 परआर पांच इलेक्ट्रॉन. तटस्थ परमाणु जिनके बाहरी इलेक्ट्रॉन कोश में 8 इलेक्ट्रॉन होते हैं (अर्थात भरे हुए होते हैं)।एस- और आर -ऑर्बिटल्स) इतने स्थिर हैं कि वे व्यावहारिक रूप से किसी भी रासायनिक प्रतिक्रिया में प्रवेश नहीं करते हैं। ये अक्रिय गैसों के परमाणु हैं। हीलियम का इलेक्ट्रॉनिक विन्यास 1 एस 2, नीयन 2 एस 2 2 पी 6, आर्गन 3 एस 2 3 पी 6, क्रिप्टन 4 एस 2 3 डी 10 4 पी 6, क्सीनन 5 एस 2 4 डी 10 5 पी 6 और अंत में रेडॉन 6 एस 2 4 एफ 14 5 डी 10 6 पी 6 .

कक्षाओं

परमाणु स्पेक्ट्रा की सावधानीपूर्वक जांच से पता चलता है कि ऊर्जा स्तरों के बीच संक्रमण के कारण बनी "मोटी" रेखाएं वास्तव में पतली रेखाओं में विभाजित हो जाती हैं। इसका मतलब यह है कि इलेक्ट्रॉन कोश वास्तव में उपकोश में विभाजित होते हैं। इलेक्ट्रॉनिक उपकोशों को परमाणु स्पेक्ट्रा में उनके अनुरूप रेखाओं के प्रकार द्वारा निर्दिष्ट किया जाता है:

एस-उपकोश का नाम इसके "तीव्र" के लिए रखा गया है एस-पंक्तियाँ - तीखा;
पी-उपकोश का नाम "मुख्य" के नाम पर रखा गया है पी-पंक्तियाँ - प्रधानाचार्य;
डी-उपकोश का नाम "फैलाना" के नाम पर रखा गया है डी-पंक्तियाँ - बिखरा हुआ;
एफ-उपकोश का नाम "मौलिक" के नाम पर रखा गया है एफ-पंक्तियाँ - मौलिक.

यदि तत्वों के परमाणुओं को बाहरी चुंबकीय क्षेत्र में रखा जाता है, तो इन उपकोशों के बीच संक्रमण के कारण होने वाली रेखाएं और अधिक विभाजित हो जाती हैं। इस विभाजन को ज़ीमन प्रभाव कहा जाता है। यह प्रयोगात्मक रूप से स्थापित किया गया था एस- रेखा विभाजित नहीं होती, आर-रेखा 3 में विभाजित हो जाती है, डी-लाइन - 5 बजे, एफ-लाइन - 7 बजे.
हाइजेनबर्ग अनिश्चितता सिद्धांत के अनुसार, एक इलेक्ट्रॉन की स्थिति और गति को पूर्ण सटीकता के साथ एक साथ निर्धारित नहीं किया जा सकता है। हालाँकि, किसी इलेक्ट्रॉन की स्थिति को सटीक रूप से निर्धारित करने की असंभवता के बावजूद, किसी भी समय एक इलेक्ट्रॉन के एक निश्चित स्थिति में होने की संभावना को इंगित करना संभव है। हाइजेनबर्ग के अनिश्चितता सिद्धांत से दो महत्वपूर्ण परिणाम निकलते हैं।
1. किसी परमाणु में इलेक्ट्रॉन की गति प्रक्षेप पथ के बिना गति है। क्वांटम यांत्रिकी में प्रक्षेपवक्र के स्थान पर एक और अवधारणा पेश की गई - संभावनाकिसी परमाणु के आयतन के एक निश्चित भाग में एक इलेक्ट्रॉन की उपस्थिति, जो इलेक्ट्रॉन को इलेक्ट्रॉन बादल के रूप में मानने पर इलेक्ट्रॉन घनत्व से संबंधित होती है।
2. एक इलेक्ट्रॉन नाभिक पर नहीं गिर सकता। बोहर के सिद्धांत ने इस घटना की व्याख्या नहीं की। क्वांटम यांत्रिकी ने इस घटना के लिए एक स्पष्टीकरण प्रदान किया। जब एक इलेक्ट्रॉन किसी नाभिक पर गिरता है तो उसके निर्देशांक की निश्चितता की डिग्री में वृद्धि से इलेक्ट्रॉन ऊर्जा में 10 11 kJ/mol या अधिक की तीव्र वृद्धि होगी। ऐसी ऊर्जा वाले इलेक्ट्रॉन को नाभिक पर गिरने के बजाय परमाणु को छोड़ना होगा। इसका तात्पर्य यह है कि बल इलेक्ट्रॉन को नाभिक पर गिरने से रोकने के लिए आवश्यक नहीं है, बल्कि इलेक्ट्रॉन को परमाणु के भीतर "बल" देने के लिए आवश्यक है।
वह फ़ंक्शन जो इलेक्ट्रॉन के निर्देशांक पर निर्भर करता है, जिसके माध्यम से अंतरिक्ष में किसी विशेष बिंदु पर इसके होने की संभावना निर्धारित की जाती है, कहलाता है कक्षा का. "ऑर्बिटल" की अवधारणा को "ऑर्बिट" की अवधारणा से नहीं पहचाना जाना चाहिए, जिसका उपयोग बोह्र के सिद्धांत में किया जाता है। बोह्र के सिद्धांत में, एक कक्षा को एक नाभिक के चारों ओर एक इलेक्ट्रॉन की गति के प्रक्षेपवक्र (पथ) के रूप में समझा जाता है।
इलेक्ट्रॉन को अक्सर अंतरिक्ष में धुंधला हुआ एक नकारात्मक चार्ज वाला बादल माना जाता है, जिसका कुल चार्ज इलेक्ट्रॉन के चार्ज के बराबर होता है। फिर अंतरिक्ष में किसी भी बिंदु पर ऐसे इलेक्ट्रॉन बादल का घनत्व उसमें इलेक्ट्रॉन पाए जाने की संभावना के समानुपाती होता है। अंतरिक्ष में इलेक्ट्रॉन घनत्व के वितरण के दृश्य विवरण के लिए इलेक्ट्रॉन क्लाउड मॉडल बहुत सुविधाजनक है। जिसमें एस-कक्ष का आकार गोलाकार होता है, आर-कक्षीय - डम्बल आकार, डी-ऑर्बिटल - एक चार पंखुड़ियों वाला फूल या एक डबल डम्बल (चित्र 1.10)।

इस प्रकार, एस-उपकोश में एक होता है एस-ऑर्बिटल्स, पी- उपकोश - तीन का पी-ऑर्बिटल्स, डी-उपकोश - पाँच में से डी-ऑर्बिटल्स, एफ- उपकोश - सात का एफ-ऑर्बिटल्स.

§5. इलेक्ट्रॉन बादल - कक्षाएँ

हाइड्रोजन परमाणु का एकल इलेक्ट्रॉन नाभिक के चारों ओर बनता है गोलाकार कक्षीय- एक गोलाकार इलेक्ट्रॉन बादल, रोयेंदार ऊन की ढीली घाव वाली गेंद या कपास की गेंद की तरह।

वैज्ञानिक गोलाकार परमाणु कक्षक को बुलाने पर सहमत हुए हैं एस-कक्षीय. यह सबसे स्थिर है और कोर के काफी करीब स्थित है।

किसी परमाणु में इलेक्ट्रॉन की ऊर्जा जितनी अधिक होती है, वह जितनी तेजी से घूमता है, उसका निवास क्षेत्र उतना ही अधिक फैलता है और अंततः डम्बल के आकार में बदल जाता है। पी-कक्षीय:

इस आकार का एक इलेक्ट्रॉन बादल एक परमाणु पर कब्जा कर सकता है तीन पदअंतरिक्ष समन्वय अक्षों के साथ एक्स, यऔर जेड. इसे आसानी से समझाया जा सकता है: आखिरकार, सभी इलेक्ट्रॉन नकारात्मक रूप से चार्ज होते हैं, इसलिए इलेक्ट्रॉन बादल होते हैं एक दूसरे को पीछे हटानाऔर यथासंभव एक-दूसरे से दूर रहने का प्रयास करें।

एक साथ तीन इलेक्ट्रॉन बादल, जिन्हें कहा जाता है पी एक्स-, पी वाई- या पी जेड-ऑर्बिटल्स एक सममित ज्यामितीय आकृति बनाते हैं, जिसके केंद्र में परमाणु नाभिक होता है। यह छह-नुकीले पोमपोम या ट्रिपल धनुष जैसा दिखता है - जैसा आप चाहें।

इसलिए, पीतीन कक्षक हो सकते हैं। बेशक, उनकी ऊर्जा एक ही है, लेकिन अंतरिक्ष में उनका स्थान अलग है।

के अलावा एस- और पी-ऑर्बिटल्स, और भी अधिक जटिल आकृतियों के इलेक्ट्रॉनिक ऑर्बिटल्स हैं; उन्हें अक्षरों द्वारा निर्दिष्ट किया जाता है डीऔर एफ. यहां आने वाले इलेक्ट्रॉन ऊर्जा की और भी अधिक आपूर्ति प्राप्त करते हैं, जटिल पथों पर चलते हैं, और परिणामस्वरूप, जटिल और सुंदर त्रि-आयामी ज्यामितीय आकार प्राप्त होते हैं।

सभी डी-ऑर्बिटल्स(और उनमें से पांच पहले से ही हो सकते हैं) ऊर्जा में समान हैं, लेकिन अंतरिक्ष में अलग-अलग स्थित हैं। और आकार में, रिबन से बंधे तकिए की याद दिलाते हुए, केवल चार समान हैं।
और पाँचवाँ डोनट में पिरोए गए डम्बल की तरह है।

समान ऊर्जा वाले इलेक्ट्रॉन बादल, जिन्हें एक नाम दिया गया है एफ-ऑर्बिटल्स, शायद पहले से ही सात। वे आकार में भी भिन्न हैं और अंतरिक्ष में अलग-अलग उन्मुख हैं।