Διαφορά μεταξύ του υποκελύφους και του τροχιακού

Κύρια διαφορά – Shell vs Subshell vs Orbital

Το άτομο είναι η βασική μονάδα που συνθέτει την ύλη. Στο παρελθόν, οι επιστήμονες πίστευαν ότι τα άτομα δεν μπορούσαν να διαιρεθούν περαιτέρω. Αλλά μεταγενέστερες ανακαλύψεις αποκάλυψαν πληροφορίες για υποατομικά σωματίδια, οι οποίες έδειχναν ότι τα άτομα μπορούσαν να χωριστούν περαιτέρω σε υποατομικά σωματίδια. Τα τρία κύρια υποατομικά σωματίδια είναι τα ηλεκτρόνια, τα πρωτόνια και τα νετρόνια. Τα πρωτόνια και τα νετρόνια μαζί δημιουργούν τον πυρήνα, ο οποίος είναι ο κεντρικός πυρήνας του ατόμου. Τα ηλεκτρόνια βρίσκονται σε συνεχή κίνηση γύρω από αυτόν τον πυρήνα. Δεν μπορούμε να προσδιορίσουμε την ακριβή θέση ενός ηλεκτρονίου. Ωστόσο, τα ηλεκτρόνια κινούνται σε ορισμένες οδούς. Οι όροι φλοιός, υποκέλυφος και τροχιακό αναφέρονται στις πιο πιθανές οδούς που μπορεί να κινηθεί ένα ηλεκτρόνιο. Η κύρια διαφορά μεταξύ του υποστυλώματος και του τροχιακού είναι ότιτα κελύφη αποτελούνται από ηλεκτρόνια που μοιράζονται τον ίδιο κύριο κβαντικό αριθμό και τα υποφλοιώματα αποτελούνται από ηλεκτρόνια που μοιράζονται τον ίδιο κβαντικό αριθμό γωνιακής ορμής ενώ τα τροχιακά αποτελούνται από ηλεκτρόνια που βρίσκονται στον ίδιο επίπεδο ενέργειας αλλά έχουν διαφορετικές περιστροφές.

Βασικές περιοχές που καλύπτονται

1. Τι είναι το Shell
      – Ορισμός, δομή και ιδιότητες
2. Τι είναι ένα υποκέλυφος
      – Ορισμός, δομή και ιδιότητες
3. Τι είναι ένα τροχιακό
      – Ορισμός, δομή και ιδιότητες
4. Ποια είναι η διαφορά μεταξύ του υποκελύφους και του τροχιακού
      – Σύγκριση βασικών διαφορών

Βασικοί όροι:Atom, Electrons, Orbital, Quantum Number, Shell, Subshell

Τι είναι το κέλυφος

Ένα κέλυφος είναι η διαδρομή που ακολουθείται από ηλεκτρόνια γύρω από τον πυρήνα ενός ατόμου. Αυτά ονομάζονται επίσης ενεργειακά επίπεδα, καθώς αυτά τα κελύφη είναι διατεταγμένα γύρω από τον πυρήνα σύμφωνα με την ενέργεια από την οποία αποτελείται ένα ηλεκτρόνιο σε αυτό το κέλυφος. Το κέλυφος που έχει τη μικρότερη ενέργεια είναι πιο κοντά στον πυρήνα. Το επόμενο επίπεδο ενέργειας βρίσκεται πέρα ​​από αυτό το κέλυφος.

Για να αναγνωρίσουμε αυτά τα κελύφη, ονομάζονται K, L, M, N, κ.λπ. Το κέλυφος στο χαμηλότερο ενεργειακό επίπεδο είναι K κέλυφος. Όμως, οι επιστήμονες έχουν ονομάσει αυτά τα κελύφη χρησιμοποιώντας κβαντικούς αριθμούς. Κάθε κέλυφος έχει τον δικό του κβαντικό αριθμό. Ο κβαντικός αριθμός που δίνεται για τα κελύφη ονομάζεται ο κύριος κβαντικός αριθμός. Τότε το κέλυφος στο χαμηλότερο ενεργειακό επίπεδο είναι n=1.

Όλα τα κελύφη δεν έχουν τον ίδιο αριθμό ηλεκτρονίων. Το χαμηλότερο ενεργειακό επίπεδο μπορεί να χωρέσει μόνο 2 ηλεκτρόνια το πολύ. Το επόμενο επίπεδο ενέργειας μπορεί να χωρέσει έως και 8 ηλεκτρόνια. Υπάρχει ένα μοτίβο του αριθμού των ηλεκτρονίων που μπορεί να συγκρατήσει ένα κέλυφος. Αυτό το μοτίβο δίνεται παρακάτω.

Κύριος κβαντικός αριθμός (n)	Μέγιστος αριθμός ηλεκτρονίων
n=1	2
n=2	8
n=3	18
n=4	32
n=5	32
n=6	32

Επομένως, ο μέγιστος αριθμός ηλεκτρονίων που μπορεί να χωρέσει κάθε φλοιός είναι 32. Κανένα φλοιό δεν μπορεί να έχει περισσότερα από 32 ηλεκτρόνια. Τα υψηλότερα κελύφη μπορούν να χωρέσουν περισσότερα ηλεκτρόνια από αυτά των χαμηλότερων φλοιών.

Η παρουσία αυτών των κελυφών υποδηλώνει ότι η ενέργεια ενός ατόμου είναι κβαντισμένη. Με άλλα λόγια, υπάρχουν διακριτές τιμές ενέργειας για τα ηλεκτρόνια που κινούνται γύρω από τον πυρήνα.

Εικόνα 1:Ατομικά κελύφη

Τα ηλεκτρόνια σε αυτά τα κελύφη μπορούν να μεταφερθούν από το ένα φλοιό στο άλλο είτε απορροφώντας είτε απελευθερώνοντας ενέργεια. Η ποσότητα ενέργειας που απορροφάται ή απελευθερώνεται πρέπει να είναι ίση με τη διαφορά ενέργειας μεταξύ δύο κελύφους. Εάν όχι, αυτή η μετάβαση δεν θα συμβεί.

Τι είναι το Subshell

Ένα υποκέλυφος είναι η περιοχή στην οποία το ηλεκτρόνιο κινείται μέσα σε ένα κέλυφος. Αυτά ονομάζονται σύμφωνα με τον κβαντικό αριθμό γωνιακής ορμής. Υπάρχουν 4 κύριοι τύποι υποκελυφών που μπορούν να βρεθούν σε ένα κέλυφος. Ονομάζονται ως s, p, d, f. Κάθε υποκέλυφος αποτελείται από πολλά τροχιακά. Ο αριθμός των τροχιακών που βρίσκονται σε υποκελύφη δίνεται παρακάτω.

Υποκέλυφος	Αριθμός τροχιακών	Μέγιστος αριθμός ηλεκτρονίων
s	1	2
p	3	6
d	5	10
f	7	14

Αυτά τα υποκελύφη είναι επίσης διατεταγμένα σύμφωνα με την ενέργεια από την οποία αποτελούνται. Στα χαμηλότερα κελύφη, η αύξουσα σειρά της ενέργειας των υποκελύφους είναι s

Εικόνα 02:Σχήματα υποκελυφών

Αυτά τα υποκέλυφα έχουν μια μοναδική τρισδιάστατη δομή. Το υποκέλυφος είναι σφαιρικό. Το υποκέλυφος p έχει σχήμα αλτήρα. Αυτά τα σχήματα δίνονται παραπάνω.

Τι είναι ένα τροχιακό

Το τροχιακό είναι μια μαθηματική συνάρτηση που περιγράφει την κυματική συμπεριφορά ενός ηλεκτρονίου. Με άλλα λόγια, ο όρος τροχιακό εξηγεί την ακριβή κίνηση ενός ηλεκτρονίου. Ένα υποκέλυφος αποτελείται από τροχιακά. Ο αριθμός των τροχιακών που έχει ένα υποκέλυφος εξαρτάται από το υποκέλυφος. Αυτό σημαίνει ότι ο αριθμός των τροχιακών που υπάρχουν σε ένα υποκέλυφος είναι ένα μοναδικό χαρακτηριστικό για ένα υποκέλυφος.

Υποκέλυφος	Αριθμός τροχιακών
s	1
p	3
d	5
f	10

Ωστόσο, ένα τροχιακό μπορεί να χωρέσει το πολύ δύο ηλεκτρόνια. Αυτά τα ηλεκτρόνια βρίσκονται στο ίδιο ενεργειακό επίπεδο, αλλά διαφορετικά μεταξύ τους ανάλογα με το σπιν τους. Έχουν πάντα αντίθετες περιστροφές. Όταν τα ηλεκτρόνια γεμίζονται στα τροχιακά, αυτά γεμίζονται σύμφωνα με τον Κανόνα του Hund. Αυτός ο κανόνας υποδεικνύει ότι κάθε τροχιακό σε ένα υποκέλυφος καταλαμβάνεται μεμονωμένα με ηλεκτρόνια πριν οποιοδήποτε τροχιακό συζευχθεί διπλά.

Εικόνα 3:Σχήματα d τροχιακών

Η παραπάνω εικόνα δείχνει τα σχήματα των d τροχιακών. Δεδομένου ότι ένα d υποκέλυφος αποτελείται από 5 τροχιακά, η παραπάνω εικόνα δείχνει τα 5 διαφορετικά σχήματα αυτών των τροχιακών.

Διαφορά μεταξύ Shell Subshell και Orbital

Ορισμός

Κέλυφος: Το κέλυφος είναι το μονοπάτι που ακολουθούν τα ηλεκτρόνια γύρω από τον πυρήνα ενός ατόμου.

Υποκέλυφος: Υποκέλυφος είναι η οδός στην οποία ένα ηλεκτρόνιο κινείται μέσα σε ένα κέλυφος.

Τροχιακό: Το τροχιακό είναι μια μαθηματική συνάρτηση που περιγράφει την κυματική συμπεριφορά ενός ηλεκτρονίου.

Όνομα του Κβαντικού Αριθμού

Κέλυφος: Σε ένα κέλυφος δίνεται ο κύριος κβαντικός αριθμός.

Υποκέλυφος: Σε ένα υποκέλυφος δίνεται ο κβαντικός αριθμός γωνιακής ορμής.

Τροχιακό: Σε ένα τροχιακό δίνεται ο μαγνητικός κβαντικός αριθμός.

Μέγιστος αριθμός ηλεκτρονίων

Κέλυφος: Ένα κέλυφος μπορεί να χωρέσει έως και 32 ηλεκτρόνια.

Υποκέλυφος: Ο μέγιστος αριθμός ηλεκτρονίων που μπορεί να χωρέσει ένα υποκέλυφος εξαρτάται από τον τύπο του υποκελλίου.

Τροχιακό: Ο μέγιστος αριθμός ηλεκτρονίων που μπορεί να χωρέσει ένα τροχιακό είναι 2.

Συμπέρασμα

Ένα άτομο αποτελείται από ηλεκτρόνια, πρωτόνια και νετρόνια. Τα πρωτόνια και τα νετρόνια βρίσκονται στον πυρήνα. Τα ηλεκτρόνια σχηματίζουν ένα σύννεφο γύρω από τον πυρήνα. Αυτό το σύννεφο ηλεκτρονίων έχει ηλεκτρόνια που βρίσκονται σε συνεχή κίνηση. Περαιτέρω ανακαλύψεις έχουν βρει ότι αυτό δεν είναι απλώς ένα σύννεφο. Υπάρχουν κβαντισμένα επίπεδα ενέργειας στα οποία κινούνται τα ηλεκτρόνια. Μοιάζουν με μονοπάτια για την κίνηση των ηλεκτρονίων. Οι όροι κελύφη, υποκελύφη και τροχιακά χρησιμοποιούνται για να περιγράψουν αυτά τα μονοπάτια. Η κύρια διαφορά μεταξύ του υποστυλώματος και του τροχιακού είναι ότι τα κελύφη αποτελούνται από ηλεκτρόνια που μοιράζονται τον ίδιο κύριο κβαντικό αριθμό και τα υποκέλυφα αποτελούνται από ηλεκτρόνια που μοιράζονται τον ίδιο κβαντικό αριθμό γωνιακής ορμής ενώ τα τροχιακά αποτελούνται από ηλεκτρόνια που βρίσκονται στο ίδιο ενεργειακό επίπεδο αλλά έχουν διαφορετικές περιστροφές.