Atómový orbitál

O iných významoch výrazu orbitál pozri orbitál.

Atómový orbitál alebo často len orbitál (iné názvy: orbita, staršie orbit, atómový orbit(ál)/atómová orbita) je priestor, v ktorom sa vyskytuje elektrón v atóme. Podľa súčasných poznatkov možnosť výskytu elektrónu v danom priestore nemožno vypočítať s ľubovoľne vysokou presnosťou. Elektrónový orbitál predstavuje určitý kvantový stav individuálneho elektrónu v elektrónovom oblaku okolo jadra atómu.

Znázornenie výstavbového princípu orbitálov a ich tvaru

Tento pojem nie je možné vysvetliť pomocou klasickej predstavy o štruktúre atómu, kedy okolo atómového jadra obiehajú elektróny podobne ako planéty okolo Slnka. Elektrón ako elementárna častica vykazuje vlastnosti, ktoré zodpovedajú časticiam aj vlneniu. V dôsledku Heisenbergovho princípu neurčitosti nie je možné presne stanoviť polohu elektrónu v atóme v danom časovom okamihu, preto je potrebné na opis použiť pravdepodobnosť. Atómový orbitál je opísaný vlnovou funkciou elektrónu v elektrickom poli kladne nabitého jadra, ktorá je riešením Schrödingerovej rovnice. Orbitál ohraničuje oblasť, kde je najvyššia pravdepodobnosť výskytu daného elektrónu.

Označovanie orbitálov

Orbitály sa označujú podľa všeobecného vzorca

X typ^y

kde X zodpovedá energii orbitálu (hlavné kvantové číslo elektrónu n). Typ orbitálu sa značí malým písmenom a popisuje tvar orbitálu, zodpovedá momentu hybnosti (vedľajšiemu kvantovému číslu l) a y je počet elektrónov v orbitáli-každý orbitál má 2 elektróny, pričom sa tieto elektróny líšia svojim spinom. Orbitál "s" nie je degenerovaný, preto obsahuje 2 elektróny (s²), orbital "p" je 3x degenerovaný, a preto obsahuje 3x2 = 6 elektronov (p⁶), orbitál "d" je 5x degenerovaný a obsahuje 5x2 = 10 elektrónov (d¹⁰) a nakoniec orbitál "f" je 7x degenerovaný a obsahuje 7x2 = 14 elektrónov (f¹⁴). Napr. jediný obsadený orbitál atómu hélia v základnom stave sa označuje 1s² – obsahuje 2 elektróny na najnižšej energetickej úrovni (n=1) a ich moment hybnosti je l=0. Hypoteticky existujú i ďalšie typy orbitálov než sú s, p, d, f.

Tabuľka orbitálov

Táto tabuľka ukazuje všetky orbitálové konfigurácie pre vodík a vodíku podobné atómy až po 7s.

	s (l=0)	p (l=1)			d (l=2)					f (l=3)
	m=0	m=0	m=±1		m=0	m=±1		m=±2		m=0	m=±1		m=±2		m=±3
	s	p_z	p_x	p_y	d_z²	d_xz	d_yz	d_xy	d_x²-y²	f_z³	f_xz²	f_yz²	f_xyz	f_z(x²-y²)	f_x(x²-3y²)	f_y(3x²-y²)
n=1
n=2
n=3
n=4
n=5										. . .	. . .	. . .	. . .	. . .	. . .	. . .
n=6					. . .	. . .	. . .	. . .	. . .	. . .	. . .	. . .	. . .	. . .	. . .	. . .
n=7		. . .	. . .	. . .	. . .	. . .	. . .	. . .	. . .	. . .	. . .	. . .	. . .	. . .	. . .	. . .

Pozri aj

Fyzikálny portál
Chemický portál