Unterschied zwischen S-Orbital und P-Orbital

Hauptunterschied - S Orbital vs. P Orbital

Ein Atom besteht aus Elektronen, die sich in beliebiger Richtung um den Kern herum kontinuierlich bewegen. Da sie sich um den Kern bewegen, können wir die genaue Position dieses Elektrons zu einem bestimmten Zeitpunkt nicht bestimmen. Wir können nur die Wahrscheinlichkeit schätzen, dass ein Elektron in einer Position ist. Dieses Phänomen nennt man das Heisenberg-Unsicherheitsprinzip. Entsprechend diesen Wahrscheinlichkeiten werden die Regionen, in denen ein Elektron mit der höchsten Wahrscheinlichkeit gefunden werden kann, mit dem Begriff Orbital erklärt. Je nach den Energien und Bewegungen der Elektronen um den Kern können sich unterschiedliche Orbitale ergeben. S-Orbit und P-Orbital sind zwei solcher Orbitale. Der Hauptunterschied zwischen s-Orbital und p-Orbital ist das s-Orbitale sind kugelförmig, während p-Orbitale hantelförmig sind.

Wichtige Bereiche

1. Was ist S-Orbital?
      - Definition, Form und strukturelle Eigenschaften
2. Was ist P-Orbital?
      - Definition, Form und strukturelle Eigenschaften
3. Was sind die Ähnlichkeiten zwischen S-Orbital und P-Orbital
      - Überblick über allgemeine Funktionen
4. Was ist der Unterschied zwischen S-Orbital und P-Orbital
      - Vergleich der wichtigsten Unterschiede

Schlüsselbegriffe: Atom, Heisenberg-Unsicherheitsprinzip, Orbitale, P-Orbital, Wahrscheinlichkeit, S-Orbital

Was ist S-Orbital?

Das S-Orbital ist ein Atomorbital, das eine Kugelform hat. Verglichen mit anderen Atomorbitalen hat es die niedrigste Energie. Jede Elektronenhülle hat mindestens ein Orbital. Das S-Orbital ist das einfachste Atomorbital unter anderen Orbitalen. Ein Orbital kann maximal zwei Elektronen aufnehmen. S-Orbitale haben keine Suborbitale. Der Buchstabe "s" steht für "scharf". Dieses Orbital wurde daher unter Berücksichtigung des Drehimpulses der Elektronen in diesem Orbital benannt. Da atomare Orbitale aus einem bestimmten Energieniveau bestehen (Energie wird quantisiert), erhalten sie eine Quantenzahl. Das Orbital weist die Drehimpulsquantenzahl eines Atoms zu.

Abbildung 1: Die Größe des s-Orbitals nimmt mit steigender Hauptquantenzahl zu

Die zwei Elektronen im s-Orbital haben entgegengesetzte Drehungen. S-Orbitale sind an der chemischen Bindung beteiligt. Sie können an der Bildung von Sigma-Bindungen teilnehmen. Diese Orbitale können jedoch keine Pi-Bindungen bilden. Die Kugelform sagt uns die wahrscheinlichste Region, in der die Elektronen gefunden werden können. S-Orbitale haben keine Winkelknoten. Daher ist die Drehimpulsquantenzahl des s-Orbitals 0.

S-Orbital hat die niedrigste Energie unter allen anderen Orbitalen in derselben Elektronenhülle. Bei höheren Elektronenschalen (Hauptquantenzahl = n) hat das s-Orbital eine geringere Energie als die der d-Orbitale in der nächsten unteren Schale (n-1). Die Größe der s-Orbitalsphäre nimmt mit zunehmender Hauptquantenzahl zu.

Was ist P-Orbital?

Das P-Orbital ist ein Atomorbital mit einer Hantelform. P-Orbitale haben eine höhere Energie als die von S-Orbitalen. Der Buchstabe „p“ steht für „Prinzipal“. Er beschreibt den Drehimpuls der Elektronen im p-Orbital. Ein p-Orbital kann maximal 6 Elektronen aufnehmen. Diese Elektronen besetzen subatomare Orbitale. Ein subatomares Orbital kann maximal zwei Elektronen aufnehmen. Daher hat ein p-Orbital drei subatomare Orbitale. Sie werden als px, py und pz bezeichnet. Im Allgemeinen werden alle als p-Orbitale bezeichnet.

Abbildung 2: Formen und Orientierungen von drei P-Orbitalen

Die drei Suborbitale des p-Orbitals unterscheiden sich je nach Orientierung dieser Orbitale in einem Atom. Sie sind jedoch in ihrer Form ähnlich. Alle diese Suborbitalien sind hantelförmig. Eine Besonderheit von p-Orbital ist, dass es aus einem Winkelknoten besteht. Daher ist die Drehimpulsquantenzahl des p-Orbitals 1.

Mit Ausnahme der Elektronenhülle mit der Hauptquantenzahl 1 bestehen alle anderen Elektronenhüllen aus p-Orbitalen. Die Größe der p-Orbitale nimmt mit zunehmender Hauptquantenzahl zu. Ein p-Orbital hat zwei Lappen. Diese Lappen sind entlang ihrer Achse symmetrisch. Diese p-Orbitale sind an der chemischen Bindung beteiligt. Sie können entweder Sigma-Anleihen oder Pi-Anleihen bilden. P-Sub-Orbitale in horizontaler Orientierung können für Sigma-Bindungen. Andere zwei Suborbitale sind Pi-Bindung beteiligt.

Ähnlichkeiten zwischen S-Orbital und P-Orbital

• S-Orbital und P-Orbital sind Typen von Atomorbitalen.
• Beide Ausdrücke beschreiben den Drehimpuls der Elektronen in diesem Orbital.
• Beide Orbitale sind an der Sigma-Bindung beteiligt.

Unterschied zwischen S-Orbital und P-Orbital

Definition

S Orbital: Das S-Orbital ist ein Atomorbital, das eine Kugelform hat.

P Orbital: Das P-Orbital ist ein Atomorbital, das eine Hantelform hat.

Energielevel

S Orbital: S-Orbitale haben die niedrigsten Energieniveaus.

P Orbital: P-Orbitale haben eine höhere Energie als s-Orbitale.

Winkelknoten

S Orbital: s-Orbitale haben keine Winkelknoten.

P Orbital: p-Orbitale haben Winkelknoten

Maximale Anzahl von Elektronen

S Orbital: Die maximale Anzahl von Elektronen, die ein Orbital aufnehmen kann, beträgt 2.

P Orbital: Die maximale Anzahl von Elektronen, die ein p-Orbital aufnehmen kann, beträgt 6.

Sub-Orbitale

S Orbital: In s-Orbitalen gibt es keine Suborbitale.

P Orbital: Es gibt 3 Suborbitale im p-Orbital.

Winkelmomentum Quantenzahl

S Orbital: Die Drehimpuls-Quantenzahl des s-Orbitals beträgt 0.

P Orbital: Die Drehimpulsquantenzahl des p-Orbitals beträgt 1.

Lobes

S Orbital: In den Orbitalen gibt es keine Lappen.

P Orbital: In p-Orbitalen gibt es Lappen.

Fazit

Sowohl die Orbitale als auch die p-Orbitale sind Atomorbitale. Diese Orbitale geben den wahrscheinlichsten Bereich an, in dem wir ein Elektron dieses Atoms finden können. Der Hauptunterschied zwischen s-Orbital und p-Orbital besteht darin, dass s-Orbitale sphärisch sind, während p-Orbitale hantelförmig sind.

Verweise:

1. Libretexte „Atomorbitale“. Chemie LibreTexts, Libretexts, 3. November 2015, hier verfügbar. Zugang zum 31. August 2017.
2. Helmenstine, Ph.D. Anne Marie. „Was ist ein P-Orbital?“, Hier erhältlich. Zugang zum 31. August 2017.
3. Helmenstine, Ph.D. Anne Marie. „Was bedeutet in der Chemie?“ ThoughtCo, hier erhältlich. Zugang zum 31. August 2017.

Bildhöflichkeit:

1. "S-Orbitale" Von CK-12 Foundation - Datei: High School Chemistry.pdf, Seite 265 (CC BY-SA 3.0) über Commons Wikimedia
2. "Orbitale-p" Von Medenor - Eigene Arbeit (Public Domain) über Commons Wikimedia