View source for 原子軌域

[[File:Neon_orbitals.png|right|thumb|350px|首五軌域之狀（1s、2s、2p<sub>''x''</sub>、2p<sub>''y''</sub>、2p<sub>''z''</sub>）]]

'''原子軌域'''、'''軌態'''者，[[電子]]之所在，亦電子波動之[[函數]]也。波函數者，所以示電子之所出沒。以是察其所現，庶乎常見之處，即為軌域。

原子之構，多以[[波耳模型|波耳設]]論之，電子繞核，如[[行星|遊星]]繞日，然，電子者，不可視之以粒子也，又軌域非橢圓。實為電子雲，周佈於核。

==史、名==
[[File:Electron orbitals.svg|right|thumb|350px|原子、[[分子軌域]]也。左乃軌域圖也。]]

西元[[一九〇四年]]，日本有格致家名[[長岡半太郎]]，曰電子環繞原子。九年，丹麥[[尼爾斯·波耳|波耳]]以為電子有固定[[角動量]]也。又十三年、[[量子力學]]盛，[[薛丁格方程式]]釋由函數。

此論轍於軌道之義，[[美國|美]][[化學家]][[羅伯特·馬利肯|馬利肯]]遂立軌域新詞代之。軌域者，原子之[[波函數]]也，須代參數三，曰主量子數（''n''）、角量子數（''l''）、磁量子數（''m''），以定其能量、角動量、方位也，曰[[量子數]]。各軌域之數皆異，且可納電子二。s、p、d、f軌者，表角量子數（''l''=0, 1, 2, 3）、亦示軌狀、[[電子排布|排布]]也。以光譜之徵名之，曰銳系（'''s'''harp）、主系（'''p'''rincipal）、漫系（'''d'''iffuse）、基系（'''f'''undamental），爾後者則依字母序之（略j）。

==層次==
===電子層===
最簡分佈也，計自裡而表。層數者，主量子數也，每[[電子層|層]]容電子有限，乃層級平方之兩倍也。

{| class="wikitable"
|-
! 序 || 符 || 主量子數<math>n</math> || 亞層之數 || 容電子數2<math>n</math><sup>2</sup>
|-
| 一 || K || 一 || 一 || 二
|-
| 二 || L || 二 || 二 || 八
|-
| 三 || M || 三|| 三 || 十八
|-
| 四 || N || 四 || 四 || 卅二
|-
| 五 || O || 五 || 五 || 五十
|}

雖三、四、五層者，容及十八、卅二、五十，尋常皆未盈也。[[鉀]]者十九，首層（1s）有二，次層（2s2p）有八，然第三層者，弗為九矣。此蓋乎亞層能量之高低矣，故第三層（3s3p）只納八，第四層（4s）則納一矣。）

===亞層===
各層皆可割分，曰[[電子亞層]]，又以其狀分以五類（或有類六於新元素者），亞層，軌域之合矣：

{| class="wikitable"
|-
! 序 || 亞層之名 || 角量子數<math>l</math> || 狀 || 軌域數 || 電子數 || 義
|-
| 一 || s || 〇 || 球狀 || 一 || 二 || s從Sharp，銳系光譜也
|-
| 二 || p || 一 || 雙啞鈴狀或吊鐘狀 || 三 || 六 || p從Principal，主系光譜也
|-
| 三 || d || 二 || 四啞鈴狀或吊鐘狀 || 五 || 十 || d從Diffused，漫系光譜也
|-
| 四 || f || 三 || 六啞鈴狀或吊鐘狀 || 七 || 十四 || f從Fundamental，基系光譜也
|-
| 五 || g || 四 || 八啞鈴狀或吊鐘狀 || 九 || 十八 || 爾後者依字母序之
|-
| 六 || h || 五 || 未察之 || 十一 || 廿二 || 依字母序之
|}

===電子層一覽===
{| class="wikitable"
|-
!
! s（''l''為〇）
! colspan="3" |p（''l''為一）
! colspan="5" |d（''l''為二）
! colspan="7" |f（''l''為三）
|-
!
! ''m''為〇
! ''m''為〇
! colspan="2" |''m''為正負一
! ''m''為〇
! colspan="2" |''m''為正負一
! colspan="2" |''m''為正負二
! ''m''為〇
! colspan="2" |''m''為正負一
! colspan="2" |''m''為正負二
! colspan="2" |''m''為正負三
|-
!
! ''s''
! ''p''<sub>''z''</sub>
! ''p''<sub>''x''</sub>
! ''p''<sub>''y''</sub>
! ''d''<sub>''z<sup>2</sup>''</sub>
! ''d''<sub>''xz''</sub>
! ''d''<sub>''yz''</sub>
! ''d''<sub>''xy''</sub>
! ''d''<sub>''x<sup>2</sup>-y<sup>2</sup>''</sub>
! ''f''<sub>''z<sup>3</sup>''</sub>
! ''f''<sub>''xz<sup>2</sup>''</sub>
! ''f''<sub>''yz<sup>2</sup>''</sub>
! ''f''<sub>''xyz''</sub>
! ''f''<sub>''z(x<sup>2</sup>-y<sup>2</sup>)''</sub>
! ''f''<sub>''x(x<sup>2</sup>-3y<sup>2</sup>)''</sub>
! ''f''<sub>''y(3x<sup>2</sup>-y<sup>2</sup>)''</sub>
|-
!''n''為一
| [[Image:S1M0.png|50px]]
|
|
|
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|
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|
|-
!''n''為二
| [[Image:S2M0.png|50px]]
| [[Image:P2M0.png|50px]]
| [[Image:P2x.png|50px]]
| [[Image:P2y.png|50px]]
|
|
|
|
|
|
|
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|
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|
|-
!''n''為三
| [[Image:S3M0.png|50px]]
| [[Image:P3M0.png|50px]]
| [[Image:P3M1.png|50px]]
| [[Image:P3y.png|50px]]
| [[Image:D3M0.png|50px]]
| [[Image:D3xz.png|50px]]
| [[Image:D3yz.png|50px]]
| [[Image:D3xy.png|50px]]
| [[Image:D3M-2.png|50px]]
|
|
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|
|
|
|
|-
!''n''為四
| [[Image:S4M0.png|50px]]
| [[Image:P4M0.png|50px]]
| [[Image:P4x.png|50px]]
| [[Image:P4y.png|50px]]
| [[Image:D4M0.png|50px]]
| [[Image:D4xz.png|50px]]
| [[Image:D4yz2.png|50px]]
| [[Image:D4xy.png|50px]]
| [[Image:D4x2-y2.png|50px]]
| [[Image:F4M0.png|40px]]
| [[Image:F4xz2.png|40px]]
| [[Image:F4yz2.png|40px]]
| [[Image:F4xyz.png|40px]]
| [[Image:F4z(x2-y2).png|40px]]
| [[Image:F4x(x2-3y2).png|40px]]
| [[Image:F4y(3x2-y2).png|40px]]
|-
!''n''為五
| [[Image:S5M0.png|50px]]
| [[Image:P5M0.png|50px]]
| [[Image:P5M1.png|50px]]
| [[Image:P5M-1.png|50px]]
| [[Image:D5M0.png|50px]]
| [[Image:D5xz.png|50px]]
| [[Image:D5yz.png|50px]]
| [[Image:D5xy.png|50px]]
| [[Image:D5x2-y2.png|50px]]
| '''. . .'''
| '''. . .'''
| '''. . .'''
| '''. . .'''
| '''. . .'''
| '''. . .'''
| '''. . .'''
|-
!''n''為六
| [[Image:S6M0.png|50px]]
| [[Image:P6M0.png|50px]]
| [[Image:P6x.png|50px]]
| [[Image:P6y.png|50px]]
| '''. . .'''
| '''. . .'''
| '''. . .'''
| '''. . .'''
| '''. . .'''
| '''. . .'''
| '''. . .'''
| '''. . .'''
| '''. . .'''
| '''. . .'''
| '''. . .'''
| '''. . .'''
|-
!''n''為七
| [[Image:S7M0.png|50px]]
| '''. . .'''
| '''. . .'''
| '''. . .'''
| '''. . .'''
| '''. . .'''
| '''. . .'''
| '''. . .'''
| '''. . .'''
| '''. . .'''
| '''. . .'''
| '''. . .'''
| '''. . .'''
| '''. . .'''
| '''. . .'''
| '''. . .'''
|-
|}

'''為便悉之，s軌之圖乃割半也。'''

1s者，至近核也，可納電子者二。

將軌域混之，可得繁若[[混成軌域]]者，可見於[[烷烴]]之類。

===軌域===
屬'''亞層'''之電子組合矣，各軌域者，只容電子一對矣。亞層軌域之量必為奇數，下示之。此以磁量子數<math>m</math>表之。<br />

{| class="wikitable"
 |- bgcolor="#efefef"
|-
! 序 || 亞層之名 || 角量子數<math>l</math> || 軌域數 || 電子數 || 磁量子數<math>m</math>
|-
| 一 || s || 〇 || 一 || 二 || 〇
|-
| 二 || p || 一 || 三 || 六 || 負一、〇、正一
|-
| 三 || d || 二 || 五 || 十 || 負二、負一、〇、正一、正二
|-
| 四 || f || 三 || 七 || 十四 || 負三、負二、負一、〇、正一、正二、正三
|-
| 五 || g || 四 || 九 || 十八
 || 負四、負三、負二、負一、〇、正一、正二、正三、正四
|-
| 六 || h || 五 || 十一 || 廿二 || 負五、負四、負三、負二、負一、〇、正一、正二、正三、正四、正五
|}

===電子===
各軌域之電子，至盡有二，兩電子之自旋必反。
電子之轉向者、[[自旋]]量子數<math>s</math>也，曰上旋值正二分之一（符<math>\upharpoonleft</math>）、曰下旋值負二分之一（符<math>\downharpoonright</math>）矣。

==考==
陳藝菁、張祖辛，[http://highscope.ch.ntu.edu.tw/wordpress/?p=3496 原子軌域（Atomic orbital）] {{Webarchive|url=https://web.archive.org/web/20200918215125/http://highscope.ch.ntu.edu.tw/wordpress/?p=3496 |date=2020-09-18 }}，國科會高瞻計畫資源平台。2010年12月11日閱。

Milton Orchin, Roger S. Macomber, Allan Pinhas, and R. Marshall Wilson

化工辭典，化學工業出版社，2001，9787502525972

[[Category:物理]]
[[Category:化學]]