Uns wurde beigebracht, dass die Atomorbitale, über die wir lesen, ein Wahrscheinlichkeitsdichtebereich sind, in dem Elektronen mit bestimmten Energien gefunden werden, die durch die verschiedenen Quantenzahlen bezeichnet werden.
Da es ein hohes Maß an Unsicherheit gibt, wenn wir nur über die Position der Detektion eines Elektrons sprechen, sowie die Energie, die wir "beobachten" und die möglicherweise nicht die tatsächliche Energie des beobachteten Elektrons ist, was dann die ist Bedeutung eines Atomorbitals?
Ich bin nicht sehr belesen in den verschiedenen Techniken und Theorien, die wir im Laufe der Zeit entwickelt haben, aber ich denke dennoch, dass Atomorbitale bestenfalls ein Bereich mit hoher Wahrscheinlichkeit sind, bestimmte Elektronen zu finden. Da wir das nicht mit ausreichender Sicherheit können müssen, wie können wir dann die Gültigkeit der Existenz von Orbitalen überprüfen?
Ist es möglich, dass die Idee des Atomorbitals heute im Sinne der modernen Entwicklung veraltet ist und nur noch zur vereinfachten Erklärung komplexer Elektronenbewegungen und -phänomene verwendet wird?
Insgesamt interessiere ich mich für die Bedeutung von Atomorbitalen. Google bietet verschiedene Links, die die Theorie erklären und ihre Verwendung in der modernen Chemie auflisten, aber ich konnte nichts finden, was die Bedeutung richtig erklärt oder sogar versucht, das tatsächliche Vorhandensein von so etwas wie einem Atomorbital zu erklären, außer zu sagen, dass wir so und so Wahrscheinlichkeitsregionen finden beim Arbeiten mit Schrödinger-Gleichungen.
Nach Antworten und Kommentaren hinzugefügt: Die Antworten listen nur die Verwendung des Konstrukts auf. Ich habe versucht zu sagen, dass ich daran interessiert bin, herauszufinden, ob so etwas wie ein Orbital tatsächlich vorhanden ist oder nicht.
Vielleicht hilft ein Beispiel, es gibt keine Begrenzung für ein Elektron mit einer bestimmten Energie, sich in einem Orbital zu bewegen, das gebündelt oder doppelt gebündelt ist! Ich stimme zu, dass Elektronen bestimmte Energien haben, die durch Quantenzahlen beschrieben werden, aber wie kann man definitiv beweisen, dass sich ein Elektron, das zu sagen wir 2p_x gehört, in einem dumbled geformten Orbital befindet?
Nochmal, sind Orbitale wahr? Sind sie tatsächlich aussagekräftig und nicht nur ein hilfreiches mathematisches Konstrukt? Kann es endgültig bewiesen werden?
Ja, Atomorbitale sind sehr bedeutsam.
Ein Elektron, das sich in einem bestimmten Orbital befindet, entspricht einer bestimmten Energie. Wenn ein Elektron zwischen zwei Orbitalen wechselt, ist die Energie des absorbierten oder emittierten Photons die Differenz zwischen den Energieniveaus der Orbitale.
Wichtig ist auch die Wahrscheinlichkeitsdichtefunktion. Zum Beispiel hat ein s-Orbital-Elektron eine Wahrscheinlichkeit, innerhalb des Kerns zu sein. Dies führt zu einer Fermi-Kontaktwechselwirkung , die beobachtbare Auswirkungen in der NMR- und ESR-Spektroskopie und beim Elektroneneinfang hat.
Es gibt eine andere "Nützlichkeit" von Orbitalen als Wahrscheinlichkeiten, die meiner Meinung nach wichtig zu beachten ist und aus Ihrer Frage, ob Sie damit vertraut gemacht wurden, nicht klar hervorgeht.
Die Wellenfunktion die Darstellung eines bestimmten Atomorbitals erfüllt die Schrödinger-Gleichung für das Atom. Das heißt, der Eigenwert, aus dem man extrahiert stellen das Energieniveau dieses Orbitals dar. In gewissem Sinne ist das Energieniveau in Form von „kodiert“. (für ein gegebenes Potential).
Historisch gesehen hat Schrödinger auf diese Weise zum ersten Mal von seiner Gleichung Gebrauch gemacht; nicht aus probabilistischer Sicht, sondern aus der Ableitung des Wasserstoffenergiespektrums.
Es ist schwer, die genaue Ursache Ihrer Verwirrung zu lokalisieren.
Zum Beispiel stellen Sie fest, dass "Atomorbitale bestenfalls ein Bereich mit hoher Wahrscheinlichkeit sind, bestimmte Elektronen zu finden. Da wir dies nicht mit ausreichender Sicherheit tun können, wie können wir dann die Gültigkeit der Existenz von Orbitalen überprüfen?"
Die Wahrscheinlichkeit ist in diesem Fall eine Wahrscheinlichkeit für eine einzelne Messung, die völlig unkorreliert ist mit der gleichen Art von Messung an einem anderen Atom, das einen Mikrometer entfernt ist. Wenn Sie genügend Messungen zusammenfassen, heben sich die Unsicherheiten auf.
Die Bedeutung dieser Orbitale ist für Chemiker von entscheidender Bedeutung. Die grundlegende organische Chemie hängt davon ab, dass sich s- und p-Orbitale überlappen, um Bindungen zu bilden. Im Wesentlichen gibt ein Orbital an, wo sich ein Elektronenpaar befinden kann (ein Spin nach oben, ein Spin nach unten). Wo sich zwei Atome nähern, können sie ein gemeinsames Orbital entwickeln. Wenn beide Atome Orbitale mit nur einem einzigen ungepaarten Elektron haben, kann das gemeinsame/verschmolzene Orbital ein Paar halten. Ein Elektronenpaar mit entgegengesetztem Spin zu haben, ist energetisch vorteilhaft, was erklärt, wie die Bildung eines solchen Paares in einem gemeinsamen Orbital eine stabile Bindung zwischen Atomen bildet.
Es gibt sogar ausgefallenere Orbitale, insbesondere in Benzol und ähnlichen zyklischen Molekülen. Wir wissen, dass Benzol ziemlich flach ist, was das Ergebnis von Orbitalen auf beiden Seiten des Rings ist. Diese führen zu dem eher ungewöhnlichen Verhalten von Benzol.
Die Existenz von Atomorbitalen, wie sie von der Quantenmechanik beschrieben werden, wurde in einem Experiment direkt untersucht. Damit verbunden ist auch, dass STM die Elektronendichte einer Oberfläche zeigen kann, und diese Dichte ist ungefähr die gleiche wie das Elektronenorbital für ein Vielatomsystem.
John Rennie
Rijul Gupta
DavePhD
Rijul Gupta
DavePhD
Rijul Gupta
Nephente
Holger Fiedler