اتومي مدار

په اتومي تيورۍ او کوانټم ميخانيک کې، يو اتومي مدار هغه فعاليت دی چې په يو اتوم کې د يو اليکترون موقعيت او د څپې په څېر چلند تشريح کوي. دا فعاليت د اتوم د هستې په شا او خوا هره ټاکلې سيمه کې د يو اتوم د هر اليکترون د موندلو د شونتيا د محاسبې لپاره کارېدای شي. اتومي مدار (atomic orbital) اصطلاح هغه فزيکي ځای يا خلا ته هم اشاره کوي، چېرته چې د اليکترون شونتيا هغه ډول محاسبه کېدای شي، څه ډول يې چې د ځانګړې مداري رياضياتي بڼې په مټ اټکل شوی.^[۱]^[۲]

په يو اتوم کې هر مدار د درې کوانټم شمېرو يعنې n, ℓ او ml د ارزښت د يوې مجموعې خصوصيت لري، کوم چې په ترتيب سره د اليکترون د انرژۍ، د زاويې د دافعه قوې او يوې زاويي دافعه قوې مسير (مقناطيسي کوانټم شمېره) سره سمون لري. د مقناطيسي کوانټم شمېرې د بديل په توګه، په مدارونو باندې ډېر ځله مدارونه د ګڼ حدودي اړوندو همغږو (د بېلګې په ډول، xy, x2 − y2) نښه لګول کېږي. په دې ډول په هر مدار زیات نه زيات دوه اليکترونونه واکمن وي چې هر يو يې د خپل څرخ ښودنه لري. له ساده نومونو يعنې «s orbital, p orbital, d orbital» او «f orbital» څخه يې موخه د زاويې د زاويې د دافعه قوې شمېر په ترتيب سره ℓ = 0, 1, 2 او 3 دي. دا نومونه د n د ارزښت (طاقت) سره په شريکه، د اتومونو د اليکترون د ترتيب د تشریح کولو لپاره استعماليږي. دا د «الکلي» فلزي «سپيکټروسکوپي» (طيفي مطالعه او تحليل) مزو د ځانګړې لړۍ ابتدايي سپيکټروسکوپسټ له تشریح څخه اخيستل شوي دي، لکه تېره، اصلي، خپاره او بنسټيز. ℓ > 3 مدارونه له j پرته د الفبا تورو سره سم دوام لري (g, h, i, k, ...)، دا ځکه چې ځینې ژبې د "i" او "j" د تورو تر منځ توپير نه کوي.^[۳]^[۴]^[۵]^[۶]

اتومي مدار د اتومي مدار د مودل (يا د اليکترون کلاوډ يا د څپې ميکانيک موډل) بنسټيزې جوړونکې برخې دي، کوم چې په ماده کې د اليکترون د فرعي مايکروسکوپي چلند د ليدلو لپاره يو نوی (عصري) کارچوکاټ دی. په دې نمونه کې، د يو اتوم د الیکترون کلاوډ د اليکترون په ترتيب کې (تقريباً) جوړېدونکي ليدل کېدای شي، کوم چې د هايډروجن په څېر د ساده اتومي مدارونو توليد دی. د دوروي جدول په برخو کې 2, 6, 10 او 14 عناصرو برخو (بلاکونو) تکراري دوره يي والی په طبيعي ډول د اليکترونونو د ټول شمېر څخه منځ ته راځي، کوم چې په ترتيب سره د p, d او f مدارونو په بشپړې مجموعې قابض وي، که څه هم کوانټم شمېره n د لوړو ارزښتونو لپاره، په ځانګړي ډول کله چې اتوم د مثبت چارج لرونکی وي، د ځينو فرعي پوښونو انرژي يو له بل سره ورته والی لري او په دې ډول په هغه ترتيب کې، په کوم کې چې ويل شوي دي چې دوی له اليکترونونو څخه ډک شوي دي (لکه، Cr = [Ar]4s13d5 and Cr2+ = [Ar]3d4) يواځې تر يو بريده د خپل سري په ډول توجيه کېدای شي.

د اليکترون خصوصيات

د کونانټم ميکانيکس د پرمختګ او تجربوي پايلو په مټ (لکه په دوه برخو د اليکيترونونو شکېدل)، دا وموندل شوه چې د هستې په شا اوخوا کې تاوېدونکي اليکټران د يوې ذرې په توګه په بشپړ ډول تشریح کېدای نه شي، خو د څپې-ذرې د غبرګوالي په مټ د هغې د تشريح کېدو اړتيا شته:

د څپې په څېر خصوصيات:

اليکترون له يوې هستې څخه داسې نه راڅرخي، څه ډول چې يوه سياره د لمر په شا اوخوا راڅرخي، بلکې د يوې ولاړې څپې په توګه موجود وي. په همدې بنسټ، يو اليکترون، کوم چې تر ټولو کمه ممکنه انرژي تر لاسه کولای شي، هغه په يو مزي د څپې د بنسټيز تعدد په څېر دی. د لوړې انرژۍ حالتونه د همدې بنسټيز تعدد همغږيو سره ورته والی لري.
اليکترونونه کله هم د يوې نقطې په موقعيت کې نه وي، به داسې حال کې چې په يوه نقطه له اليکترون سره د تعامل شونتيا د اليکترون د څپې د فعاليت څخه معلومېدای شي. د اليکترون چارج په دې ډول کار کوي، لکه دا چې په خلا کې په يو پرله پسې وېش لړل شوی وي، په هره نقطه کې د اليکترون د څپې د فعاليت په خپل ځان کې له ضرب شوې اندازې سره متناسب وي.

ذره ډوله خصوصيات:

د يوې هستې په شا اوخوا کې څرخېدونکي اليکترونونو شمېر یواځې یو صحيح عدد کېدای شي.
اليکترونونه د ذرو په څېر د مدار په منځ کې ټوپ وهي. د بېلګې په ډول، که چېرې یو فوټون له اليکټرونونو سره وجنګېږي، په پايله کې يې يواځې يو اليکټرون خپل حالت بدلوي.
ذره ډوله اليکترون داسې خصوصيات لري، لکه: د هرې څپې په حالت کې د اليکټرون د ذرې سره برابر برېښنايي چارج لري. د هرې څپې حالت د هغې هندسي مطابقت ته به کتنې سره يو واحد جلا سپين (لاندې سپين يا پورته سپين) وي.

په همدې بنسټ، اليکترونونه په ساده ډول د جامدو ذرو په څېر نه شي تشریح کېدای. شونې ده یوه پرتله د يو ستر او ډېر ځله نا اشنا بڼې لرونکي «چاپېريال» (اليکترون) و اوسي، کوم چې په پرتليز ډول د کوچنۍ سيارې (هستې) په شا اوخوا کې وېشل شوی وي. اتومي مدارونه د دې «چاپېريال» بڼه په کروي ډول هغه مهال تشریح کوی، کله چې يو الیکترون موجود وي. کله چې نور اليکترونونه پکې زياتېږي، اضافي اليکترونونه د هستې شا اوخوا ځای حجم په ډېر ورته ډول ډکوي، په دې ډول چې د دې په پايله کې راټوله شوې مجموعه (د اليکټرون کلاوډ) د بې باورۍ د اصل له امله، د اليکترون د موقعيت تشريح کونکي عموماً ممکنه کروي ځای په لور ميلان پیدا کړي.^[۷]

رسمي کوانټم میخانيکي تعريف

په رسمي کوانټم ميکخانیکي ژبه کې د اتومي مدار تعريف په ډېر روښانه ډول کېدای شي. دوی د اتوم د هستې د برېښنايي ډګر په مټ له اتوم سره اړوندو الیکترونونو لپاره د Schrödinger د معادلې تخميني حل دی. په ټاکلي ډول، په کوانټم ميخانيک کې، د یو اتوم حالت، يعنې د اتومي هيميلټن يو «ايجينسټيټ»، د يو اليکترون د فعالیتونو د ممثالت ضد توليداتو په خطي مرکباتو (د سلاټر ټاکونکو) کې د خپرېدو (configuration interaction expansion and basis set، وګورئ) څخه تخمين کېدای شي. د همدې یو اليکترون د فعالیتونو سيمه ييزو عناصرو ته اتومي مدارونه ويل کېږي. (کله چې يو څوک د دې د څرخ په عنصر فکر کوي، نو دا د اتومي څرخ مدارونو په اړه خبرې کوي). په اصل کې يو حالت د ټولو اليکترونونو د نقطو يو فعاليت دی، تر څو د دوی خوځښت يو له بل سره تړلی وي، خو دا ډېر ځله د واحد اليکترون د څپې د فعاليتونو له توليداتو څخه د دې خپلواکې ذرې له نمونې څخه اټکل کېږي. (د بېلګې په ډول، د لندن د انتشار ځواک د اليکترونونو د خوځښت د اړيکو پورې اړه لري).^[۸]

په اتومي فزيک کې، اتومي طيفي ليکې د اتوم د کوانټم حالت تر منځ د لېږد (د کوانټم ټوپونه) سره سمون لري. دا حالتونه د کوانټم د شمېرو د يوې ټولګې په مټ په نښه کېږي، کوم چې په اصطلاحي نښه کې لنډيز کېږي او عموماً د ځانګړي اليکترون تر ترتيب پورې اړوند وي، يعنې د اتومي مدارونو د نيونکو طرحو په مټ (د بېلګې په ډول، 1s2 2s2 2p6 نيون-ټرم نښې د ځمکني حالت لپاره: 1S0).^[۹]

سرچينې

↑ Orchin, Milton; Macomber, Roger S.; Pinhas, Allan; Wilson, R. Marshall (2005). "1. Atomic Orbital Theory" (PDF). The Vocabulary and Concepts of Organic Chemistry (2nd ed.). Wiley. Archived (PDF) from the original on 2022-10-09.
↑ Daintith, J. (2004). Oxford Dictionary of Chemistry. New York: Oxford University Press. ISBN 978-0-19-860918-6.
↑ Griffiths, David (1995). Introduction to Quantum Mechanics. Prentice Hall. pp. 190–191. ISBN 978-0-13-124405-4.
↑ Levine, Ira (2000). Quantum Chemistry (5 ed.). Prentice Hall. pp. 144–145. ISBN 978-0-13-685512-5.
↑ Laidler, Keith J.; Meiser, John H. (1982). Physical Chemistry. Benjamin/Cummings. p. 488. ISBN 978-0-8053-5682-3.
↑ Atkins, Peter; de Paula, Julio; Friedman, Ronald (2009). Quanta, Matter, and Change: A Molecular Approach to Physical Chemistry. Oxford University Press. p. 106. ISBN 978-0-19-920606-3.
↑ Feynman, Richard; Leighton, Robert B.; Sands, Matthew (2006). The Feynman Lectures on Physics – The Definitive Edition, Vol 1 lect 6. Pearson PLC, Addison Wesley. p. 11. ISBN 978-0-8053-9046-9.
↑ Roger Penrose, The Road to Reality
↑ Levine, Ira N. (1991). Quantum Chemistry (4th ed.). Prentice-Hall. p. 262. ISBN 0-205-12770-3. Therefore, the wave function of a system of identical interacting particles must not distinguish among the particles.

[1] Orchin, Milton; Macomber, Roger S.; Pinhas, Allan; Wilson, R. Marshall (2005). "1. Atomic Orbital Theory" (PDF). The Vocabulary and Concepts of Organic Chemistry (2nd ed.). Wiley. Archived (PDF) from the original on 2022-10-09.

[2] Daintith, J. (2004). Oxford Dictionary of Chemistry. New York: Oxford University Press. ISBN 978-0-19-860918-6.

[3] Griffiths, David (1995). Introduction to Quantum Mechanics. Prentice Hall. pp. 190–191. ISBN 978-0-13-124405-4.

[4] Levine, Ira (2000). Quantum Chemistry (5 ed.). Prentice Hall. pp. 144–145. ISBN 978-0-13-685512-5.

[5] Laidler, Keith J.; Meiser, John H. (1982). Physical Chemistry. Benjamin/Cummings. p. 488. ISBN 978-0-8053-5682-3.

[6] Atkins, Peter; de Paula, Julio; Friedman, Ronald (2009). Quanta, Matter, and Change: A Molecular Approach to Physical Chemistry. Oxford University Press. p. 106. ISBN 978-0-19-920606-3.

[7] Feynman, Richard; Leighton, Robert B.; Sands, Matthew (2006). The Feynman Lectures on Physics – The Definitive Edition, Vol 1 lect 6. Pearson PLC, Addison Wesley. p. 11. ISBN 978-0-8053-9046-9.

[8] Roger Penrose, The Road to Reality

[9] Levine, Ira N. (1991). Quantum Chemistry (4th ed.). Prentice-Hall. p. 262. ISBN 0-205-12770-3. Therefore, the wave function of a system of identical interacting particles must not distinguish among the particles.

[۱]

[۲]

[۳]

[۴]

[۵]

[۶]

[۷]

[۸]

[۹]