原子轨道
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原子轨道(德语:Atomorbital;英语:atomic orbital),又称轨道,是以数学函数描述原子中电子似波行为[1][2]。此波函数可用来计算在原子核外的特定空间中,找到原子中电子的概率,并指出电子在三维空间中的可能位置[1][3]。“轨道”便是指在波函数界定下,电子在原子核外空间出现概率较大的区域。具体而言,原子轨道是在环绕着一个原子的许多电子(电子云)中,个别电子可能的量子态,并以轨道波函数描述。
现今普遍公认的原子结构是玻尔氢原子模型:电子像行星,绕着原子核(太阳)运行。然而,电子不能被视为形状固定的固体粒子,原子轨道也不像行星的椭圆形轨道。更精确的比喻应是,大范围且形状特殊的“大气”(电子),分布于极小的星球(原子核)四周。只有原子中存在唯一电子时,原子轨道才能精准符合“大气”的形状。当原子中有越来越多电子时,电子越倾向均匀分布在原子核四周的空间体积中,因此“电子云”[4]越倾向分布在特定球形区域内(区域内电子出现概率较高)。
在原子物理学的运算中,复杂的电子函数常被简化成较容易的原子轨道函数组合。虽然多电子原子的电子并不能以“一或二个电子之原子轨道”的理想图像解释,它的波函数仍可以分解成原子轨道函数组合,以原子轨道理论进行分析;就像在某种意义上,由多电子原子组成的电子云在一定程度上仍是以原子轨道“构成”,每个原子轨道内只含一或二个电子。