Question

原子轨道中，各个轨道各有什么特征呢？

Answer 1

你需要学习量子力学。原子轨道的形状与电子云分布，与电子的波函数对应。电子的波函数，通俗的讲就是电子云空间分布（它们有个模平方的对应关系），可以由其受到的原子核的吸引力（静电能），通过解薛定谔方程决定。这就好比经典力学中知道了某个物体的初速度与在运动过程中的受力情况，就可以根据运动方程F=ma,解出其之后的运动轨迹与动能一样（像抛物运动）。对于单原子，给薛定谔方程的解有很多，它们的波函数表示不同的轨道。不同轨道的能量不同，形状不同。s轨道是个球，p轨道是哑铃，d轨道是四叶草，f轨道是八叶草。这就导致了它们具有不同的性质。s轨道是空间对称的，所以没有哪个角度是特殊的，与它形成的键可以随意扭动。而p,d轨道是有空间取向性的，因此成键时有180度，90度等特定角度。原子轨道是对单个原子说的。但是很多情况下，比如原子形成晶体，或者化合物及其团簇的时候，这些轨道中有一些已经变化或者消失了。比如，对于晶体，原子轨道重新组合成分子轨道，一个轨道遍布整个晶体，一个电子为整个晶体所共享。对于小分子化合物，轨道可能发生了杂化与变形。轨道的特征也就发生了变化，这些变化必须具体问题具体分析。人类的数学知识不足以解大多数多原子薛定谔方程，来确定电子的行为。所以实验积累经验，还是很重要滴。