Орбиталь

Орбиталь — в многоэлектронной системе — не зависящая от спина математическая функция, описывающая движение электрона и используемая в построении полной электронной волновой функции атома или молекулы.

В описании атомных и молекулярных многоэлектронных систем в уравнении Шрёдингера присутствует член, описывающий взаимодействие электронов между собой, который делает невозможным аналитическое решение и крайне затрудняет численное. Одним из первых подходов к поиску приближенной волновой функции был метод Хартри-Фока, в котором попарное взаимодействие электронов заменяется взаимодействием электрона с усредненным полем, создаваемым остальными электронами. Это позволяет перейти к описанию общей волновой функции как детерминанта, построенного из одноэлектронных волновых функций, называемых спин-орбиталями (Слэтеровского детерминанта). Компонента спин-орбитали, независимая от спина, называется орбиталью.

Слэтеровский детерминант удобен в описании электронных систем, поскольку гарантирует, что итоговая волновая функция будет абсолютно антисимметричной относительно перестановок электронов (условие, накладываемое тем, что электроны являются фермионами). Поэтому описание полной электронной волновой функции в более поздних методах обычно строится с его использованием и наследует понятие орбитали, хотя оно и теряет наглядную интерпретацию как описание поведения отдельного электрона.

Форма и расположение в пространстве атомных s-, p-, d- и f-орбиталей. Разными оттенками выделены лепестки, в которых волновая функция имеет разный знак.

При изображении орбиталей обычно отображают изоповерхность, заключающую в себе область пространства, для которой вероятность нахождения в ней электрона составляет некоторую большую величину (обычно 95 %). Иногда при упрощенном изложении дается определение орбитали, как такой области пространства.

См. также

• Атомная орбиталь
• Молекулярная орбиталь

Литература

• Давыдов А. С. Квантовая механика. — 2-е изд., испр. и перераб. — М.: Наука, 1973. — 704 с.
• Дмитриев И. С. Электрон глазами химика. — 2-е изд., испр. — Л.: Химия, 1986. — 226 с.
• Рэмсден Э. Н. Начала современной химии. — Л.: Химия, 1989. — 784 с.