Bästa svaret
1s orbital:
Orbitalet som upptas av väteelektronen kallas en 1s orbital. ”1” representerar det faktum att banan befinner sig i energinivån närmast kärna. ”s” berättar om banans form. s orbitaler är sfäriskt symmetriska runt kärnan – i båda fallen, som en ihålig boll gjord av ganska tjockt material med kärnan i centrum.
2s omlopp:
Orbitalet till vänster är en 2s orbital. Detta liknar en 1s orbital förutom att regionen där det finns störst chans att hitta elektronen är längre bort från kärnan – detta är en omloppsbana på den andra energinivån.
Svar
Ja. Sannolikhetsfördelningarna för en elektron i 1s och 2s orbitaler överlappar varandra. Båda fördelningarna är kontinuerliga och smidiga funktioner som sträcker sig till oändligt avstånd från kärnan. Därför överlappar de två orbitalerna i viss utsträckning över hela rymden.
En elektron kan emellertid också ha en linjär superposition av 1s och 2s orbitaler. Den linjära superpositionen behöver inte vara lika med endera orbitalen. Den linjära superpositionen kommer att ha sin egen sannolikhetsfördelning. Man kan kalla en linjär superposition av tillstånd 1s och 2s en hybridbana.
Så du kunde ha frågat, Om elektronen är närvarande i det överlappade området, skulle det betraktas som en hybrid av 1s och 2s? .
Du kan faktiskt designa ett experiment som bara upptäcker en hybrid superposition. Varje kemisk bindning är märkt av den specifika orbitalen, ren eller hybrid, som deltar i bindningen.
Om din elektron befinner sig i någon överläge av tillstånd 1s och 2s, kan den fortfarande vara var som helst i rymden. Det kan inte begränsas till en region i rymden eftersom varken 1s eller 2s orbital är begränsade till någon region i rymden. Elektronen har en begränsad sannolikhet att vara utanför NÅGON region som du definierar.
Så din fråga är dålig. En riktig fråga skulle vara: ”I vilken linjär överlagring av tillstånd 1s och 2s skulle en elektron ha en specifik sannolikhet att vara i en specifik region?”.
Tänk på det i termer av en Heisenbergs osäkerhetsprincip som involverar orbitaler. Orbitaler liknar momenta. Du kan inte exakt bestämma omloppet och positionen för en elektron samtidigt. Om du gör ett experiment som exakt bestämmer elektronens omlopp, har du gjort positionen för den elektronen osäker. Omvänt, om du bestämmer positionen för en elektron exakt, har du gjort banan för den elektronen osäker. Så orbitaler och positioner är ömsesidigt obestämbara.
En kemisk bindning består av ett par elektroner i samma omloppstillstånd men motsatt i snurrning. Kemiska bindningar är också regioner mellan atomer där elektronsannolikheten är hög. Så det är lite tvetydighet angående vilken banor de två elektronerna i en kovalent bindning består av. Så en kemisk bindning kan karakteriseras i termer av orbital på flera sätt som jag kommer att kalla grenrör. En kemisk bindning kan involvera en atombana eller en hybridbana.
Denna skillnad är mycket viktig i kemi. Atomiska orbitaler, innan de blir en del av en kemisk bindning, kan hybridisera. Läraren kommer först att förklara väteatomens orbitaler, som extrapoleras utan förklaring till alla atomer. Då kommer läraren att presentera enkla lagar om hur dessa orbitaler bildar kemiska bindningar. Då kommer läraren att dekonstruera dessa enkla lagar genom att införa hybridisering. Då börjar eleven i klassen skrika: ”NU VAD? HYBRIDISERING? ’
Var inte den studenten!)