Atomorbitale

Ein Atomorbital stellt den wahrscheinlichsten Aufenthaltsort eines Elektrons an einem Atom dar.


Erklärung

Ein Atomorbital kann man sich so vorstellen, dass sich immer ein oder maximal zwei Elektronen in einer vorgegebenen Form um den Atomkern bewegen. Diese Form wird als Atomorbital bezeichnet.

Dabei bewegen sich die Elektronen nicht auf einer Kreisbahn, sondern bewegt sich in dem gesamten Atomorbital hin und her. Daher stellt das Atomorbital den Bereich dar, in dem sich die Elektronen des Atoms am wahrscheinlichsten aufhalten.

Die Atomorbitale werden unterteilt in:

  • s-Orbital (äußeres Orbital der ersten beiden Hauptgruppen)
  • p-Orbital (äußeres Orbital der 13. bis 18. Gruppe bzw. 3. bis 8. Hauptgruppe)
  • d-Orbital (äußeres Orbital der Übergangsmetalle)
  • f-Orbital (äußeres Orbital der Lanthanoide und Actinoide)

Diese Aufteilung, kann man im Periodensystem der Elemente wiederfinden.

Verteilung im Periodensystem

Für jede Schale im Periodensystem, gibt es eine unterschiedliche Anzahl an Orbitalen. Generell gilt, umso größer die Schale wird desto größer wird die Anzahl der möglichen Orbitale.

Das Periodensystem der Elemente kann außerdem in verschiedene Blöcke eingeteilt werden, je nachdem welches Orbital bei einem Atom die Außenelektronen darstellt.

Es wird dargestellt, dass die ersten beiden Hauptgruppen zum s block gehören, die Lanthanoide und Actinoide zum f block, die Nebengruppenelemente gehören uz dem d block, die zwölfte bis zur achtzehnten gruppe gehören zu dem p block. Das Helium oben rechts gehört ebenfalls zum s block

Bei der Aufteilung, werden nur die Orbitale der Außenelektronen dargestellt.

Der Grund dafür ist, dass zum Beispiel ein Atom aus der zweiten Perioden im p-Block, zwar auch über ein 1s-Orbital und 2s-Orbital verfügt, da jedoch in den s-Orbitalen die Elektronen gepaart vorliegen, müssen die nicht weiter betrachtet werden (sind aber immernoch da).


Beispiele

Wasserstoff und Helium

Wasserstoff hat als Außenelektron nur 1 Elektron und steht in der ersten Periode, daher haben wir hier das 1s-Orbital.

Für Helium wird das gleiche 1s-Orbital erwartet, jedoch befinden sich zwei Elektronen in dem 1s-Orbital.

Lithium und Beryllium

In der zweiten Periode haben Lithium und Beryllium ein 2s-Orbital, welches die Außenelektronen beschreibt. Außerdem verfügen beide Elemente über ein vollbesetztes 1s-Orbital. Das 2s-Orbital hat eine ähnliche Form zu dem 1s-Orbital.

Es wird dargestellt dass Lithium über ein eins s orbital mit zwei elektronen u über ein zwei s orbital mit einem elektron verfügt. 
Bei Beryllium liegt ein eins s orbital mit zwei elektronen und ein zwei s orbital mit ebenfalls zwei elektronen vor.

Bor

Bor ist das erste Element des p-Blocks, das heißt, dass Bor als äußerstes Orbital ein 2p-Orbital hat. Zusätzlich sind das 1s-Orbital und 2s-Orbital vollbesetzt. Das p-Orbital hat eine hantelförmig Form. Es gibt insgesamt 3 p-Orbitale, die sich in der Raumrichtung unterscheiden.

In der Grafik wird dargestellt, dass Bor über sowohl ein eins s orbital mit zwei elektronen, ein zwei s orbital mit zwei elektronen und einem zwei p orbital mit einem elektron verfügt.
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