d-орбиталь
d-орбиталь — область пространства вокруг ядра, где наиболее вероятно обнаружить электрон d-подуровня. На одном d-подуровне находятся пять d-орбиталей, а вместе они могут вместить не более 10 электронов.
Форма и ориентация
Четыре d-орбитали имеют форму четырёхлепестковой «гантели»: их лепестки направлены между или вдоль координатных осей. Пятая орбиталь, \(d_{z^2}\), состоит из двух лепестков вдоль оси \(z\) и кольцевого участка вокруг ядра. Эти изображения показывают не траектории электронов, а распределение электронной плотности.
Пять орбиталей обозначают \(d_{xy}\), \(d_{xz}\), \(d_{yz}\), \(d_{x^2-y^2}\) и \(d_{z^2}\). В свободном атоме они имеют одинаковую энергию, но в поле соседних атомов или ионов энергия может различаться.
Вместимость d-подуровня
В отличие от отдельной атомной орбитали, которая вмещает максимум два электрона, d-подуровень содержит пять орбиталей. Поэтому его максимальная вместимость равна 10 электронам.
Число пять следует из возможных значений магнитного квантового числа: \(m_l=-2,-1,0,+1,+2\). Каждому значению соответствует одна орбиталь. Заполнение электронами подчиняется принципу Паули: на одной орбитали могут находиться не более двух электронов с противоположными спинами.
Запись \(3d^5\) означает: на третьем энергетическом уровне занят d-подуровень, на котором находятся пять электронов. В соответствии с правилом заполнения сначала по одному электрону размещают на каждой из пяти орбиталей.
d-орбиталь и d-подуровень — не одно и то же. Одна d-орбиталь вмещает 2 электрона, а весь d-подуровень включает 5 орбиталей и вмещает 10 электронов. Кроме того, орбиталь — не круговая траектория движения электрона.
Сколько электронов максимально может находиться на d-подуровне?
Главное
- d-подуровень содержит пять d-орбиталей: төрт четырёхлепестковые и одну \(d_{z^2}\).
- Каждая d-орбиталь вмещает максимум 2 электрона, поэтому весь d-подуровень — 10 электронов.
- d-орбиталь описывает область наиболее вероятного нахождения электрона, а не его траекторию.