Belangrijkste verschil - 4f versus 5f-orbitalen

Atomen zijn samengesteld uit een kern die is gemaakt van protonen en neutronen, die zijn omgeven door elektronen. Deze elektronen zijn continu in beweging rond de kern. Daarom kunnen we geen specifieke locatie voor een elektron in een atoom geven. In plaats van de exacte positie van een elektron te lokaliseren, hebben wetenschappers het concept van 'waarschijnlijkheid' geïntroduceerd. Met andere woorden, het meest waarschijnlijke pad dat een elektron het meest waarschijnlijk zal verplaatsen, wordt bepaald. Dit pad wordt een orbitaal genoemd. Er zijn verschillende subsets van orbitalen zoals s-orbitalen, p-orbitalen, d-orbitalen en f-orbitalen. Het aantal orbitalen in elke subset wordt bepaald door het magnetische kwantumgetal. Voor f-orbitalen zijn er 7 mogelijke magnetische kwantumgetallen, dus er zijn zeven f-orbitalen. 4 f- en 5 f-orbitalen zijn de eerste set en de tweede set in f-orbitalen. Het belangrijkste verschil tussen 4f- en 5f-orbitalen is dat: 4f-orbitalen hebben een aantal vlakken en conische knooppunten, maar geen radiale knooppunten, terwijl 5f een aantal vlakken en conische knooppunten heeft, en elke orbitaal heeft één radiaal knooppunt.

Belangrijkste gebieden die worden gedekt

1. Wat zijn 4f-orbitalen? - Definitie, zeven orbitalen en hun relatieve overeenkomsten 2. Wat zijn 5f-orbitalen? - Definitie, zeven orbitalen en hun relatieve overeenkomsten 3. Wat zijn de overeenkomsten tussen 4f en 5f Orbitalen? – Overzicht van gemeenschappelijke functies 4. Wat is het verschil tussen 4f- en 5f-orbitalen? – Vergelijking van de belangrijkste verschillen

Sleutelbegrippen: atoom, elektron, lobben, magnetisch kwantumgetal, knooppunten, kern, orbitaal, waarschijnlijkheid, subshell

Wat zijn 4f-orbitalen

4f-orbitalen zijn de zeven f-orbitalen van de 4^e elektronenschil (energieniveau). 4f-orbitalen zijn de eerste subset van f-orbitalen. Dit betekent 1^NS, 2^nd en 3^rd elektronenschillen hebben geen f-orbitalen. Dit wordt hieronder weergegeven in de tabel van s, p, d en f orbitalen.

Elektronenschil	orbitalen
1	s
2	s, p
3	s, p, d
4	s, p, d, f
5	s, p, d, f

Een set van 4f-orbitalen heeft vier verschillende vormen, elk met een aantal vlakke en conische knopen. Maar 4f-orbitalen hebben geen radiale knooppunten. De zeven 4f-orbitalen worden genoemd naar het vlak van de orbitaal. Hieronder zijn de zeven 4f-orbitalen weergegeven.

1. 4f_xyz
2. 4f_z3
3. 4f_z(x2-y2)
4. 4f_y(3×2-y2)
5. 4f_x(x2-3y2)
6. 4f_xz2
7. 4f_yz2

Onder deze orbitalen, zowel 4f_xyz en 4f_z(x2-y2) orbitalen hebben acht lobben. Ze zijn aan elkaar gerelateerd door een 45^O rotatie rond de z-as. Dit betekent dat ze vergelijkbaar zijn in andere factoren, maar verschillen in het vlak.

Onder de rest van de zeven orbitalen, 4f_y(3×2-y2) en 4f_x(x2-3y2) orbitalen zijn aan elkaar gerelateerd door 90. te roteren^O rond de z-as. Elke orbitaal heeft zes lobben gescheiden door drie knoopvlakken met een hoek van 60^O onder hen. de 4f_xz2 en 4f_yz2 orbitalen lijken op 4f_y(3×2-y2) en 4f_x(x2-3y2) orbitalen maar zijn verschillend omdat de drie knoopvlakken van zes vlakken niet gescheiden zijn door 60^O hoeken. deze 4f_xz2 en 4f_yz2 orbitalen hebben twee van de zes lobben "boonvormig" in de z-as. Aan de andere kant, 4f_xz2 orbitaal is een soortgelijke orbitaal als die van 4f_xz2 en 4f_yz2 orbitalen, maar de "boonvormige" lobben bevinden zich in de x-as. in 4f_yz2 orbitaal, de "boonvormige" orbitaal bevindt zich in de y-as.

Wat zijn 5f-orbitalen

5f-orbitalen zijn de zeven f-orbitalen van de 5^e elektronenschil (energieniveau). 5f-orbitalen zijn de tweede subset van f-orbitalen. Deze orbitalen worden genoemd op basis van de vlakken van orbitalen. De zeven orbitalen zijn als volgt.

1. 5f_xyz
2. 5f_z3
3. 5f_z(x2-y2)
4. 5f_y(3×2-y2)
5. 5f_x(x2-3y2)
6. 5f_xz2
7. 5f_yz2

Figuur 1: Zeven verschillende f-orbitalen

Een set van 5f-orbitalen heeft vier verschillende vormen, elk met een aantal vlakke en conische knopen. Elke 5f-orbitaal heeft ook één radiale knoop.

Onder deze orbitalen, zowel 5f_xyz en 5f_z(x2-y2) orbitalen hebben acht lobben. Ze zijn aan elkaar gerelateerd door een 45^O rotatie rond de z-as. Dit betekent dat ze vergelijkbaar zijn in andere factoren, maar verschillen in het vlak waarop ze zijn gericht.

Onder de rest van de zeven orbitalen, 5f_y(3×2-y2) en 5f_x(x2-3y2) orbitalen zijn aan elkaar gerelateerd door 90. te roteren^O rond de z-as. Elke orbitaal heeft zes lobben gescheiden door drie knoopvlakken met een hoek van 60^O onder hen. de 5f_xz2 en 5f_yz2 orbitalen lijken op die van 5f_y(3×2-y2) en 5f_x(x2-3y2) orbitalen, maar ze zijn verschillend omdat de drie knoopvlakken van zes vlakken niet gescheiden zijn door 60^O hoeken. deze 5f_xz2 en 5f_yz2 orbitalen hebben ook twee van de zes lobben "boonvormig". Aan de andere kant, de 5f_xz2 orbitaal is een soortgelijke orbitaal als die van 5f_xz2 en 5f_yz2 orbitalen, maar de "boonvormige" lobben staan ​​op de x-as. in 5f_yz2 orbitaal, de "boonvormige" orbitaal bevindt zich in de y-as.

Overeenkomsten tussen 4f en 5f Orbitalen

Verschil tussen 4f- en 5f-orbitalen

Definitie

4f Orbitalen: 4f-orbitalen zijn de zeven f-orbitalen van de 4e elektronenschil (energieniveau).

5f orbitalen: 5f-orbitalen zijn de zeven f-orbitalen van de 5e elektronenschil (energieniveau).

Subgroep

4f Orbitalen: 4f-orbitalen zijn de eerste subset van f-orbitalen.

5f orbitalen: 5f-orbitalen zijn de tweede subset van f-orbitalen.

Radiale knooppunten

4f Orbitalen: 4f-orbitalen hebben een aantal vlakken en conische knopen, maar geen radiale knopen.

5f orbitalen: 5f-orbitalen hebben een aantal vlakken en conische knopen, en elke 5f-orbitaal heeft ook een radiale knoop.

Maat

4f Orbitalen: 4f-orbitalen zijn kleiner dan 5f-orbitalen.

5f orbitalen: 5f-orbitalen zijn groter dan 4f-orbitalen.

Conclusie

Atomen zijn samengesteld uit verschillende vormen van orbitalen in hun elektronenschillen: s-orbitalen, p-orbitalen, d-orbitalen en f-orbitalen. De toevoeging van een f-orbitaal begint bij de 4^e elektronenschil (energieniveau). Het belangrijkste verschil tussen 4f- en 5f-orbitalen is dat 4f-orbitalen een aantal vlakken en conische knooppunten hebben, maar geen radiale knooppunten, terwijl 5f een aantal vlakken en conische knooppunten heeft, en elke orbitaal heeft ook één radiaal knooppunt.

Verwijzing:

1. Mark J Winter. "Atomaire orbitalen: 4f (algemene set)." De Orbitron: een galerij van atomaire orbitalen en moleculaire orbitalen, 12 juli 2015, Beschikbaar hier.2. Mark J Winter. "Atomaire orbitalen: 5f (algemene set)." The Orbitron: een galerij van atomaire orbitalen en moleculaire orbitalen, 12 juli 2015, hier beschikbaar.

Afbeelding met dank aan:

1. "F orbitalen m" door Geek3 - Eigen werk (CC BY-SA 3.0) via Commons Wikimedia