Verschil tussen 4f en 5f Orbitalen

Belangrijkste verschil - 4f vs 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 geven voor een elektron in een atoom. In plaats van de exacte positie van een elektron te bepalen, hebben wetenschappers het concept 'waarschijnlijkheid' geïntroduceerd. Met andere woorden, de meest waarschijnlijke weg die een elektron het meest waarschijnlijk zal volgen, 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 kwantumnummer. 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 orbitals. 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 hebben, en elke orbitaal heeft één radiaal knooppunt.

Key Areas Covered

1. Wat zijn 4f Orbitals
      - Definitie, zeven orbitalen en hun relatieve overeenkomsten
2. Wat zijn 5f Orbitals
     - 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 belangrijke verschillen

Sleutelbegrippen: Atoom, Elektron, Lobes, Magnetisch Kwantumnummer, Knooppunten, Nucleus, Orbitaal, Waarschijnlijkheid, Subshell

Wat zijn 4f Orbitals

4f orbitalen zijn de zeven f orbitalen van de 4^th elektronenschil (energieniveau). 4f orbitalen zijn de eerste subset van f orbitalen. Dit betekent 1^st, 2^nd en 3^rd elektronenschillen hebben geen f orbitalen. Dit wordt hieronder weergegeven in de tabel met 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 knooppunten. Maar 4f orbitalen hebben geen radiale knooppunten. De zeven 4f orbitalen worden benoemd volgens het vlak van de baan. Hieronder zijn de zeven 4f orbits gegeven.

1. 4f_xyz
2. 4f_z3
3. 4f_{z (x2-y2)}
4. 4f_{y (3 x 2-y2)}
5. 4f_{x (x2-3y2)}
6. 4f_xz2
7. 4f_yz2

Onder deze orbitalen, beide 4f_xyz en 4f_{z (x2-y2)} orbitalen hebben acht lobben. Ze zijn door een 45 met elkaar verbonden^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 x 2-y2)} en 4f_{x (x2-3y2)} orbitalen zijn aan elkaar gerelateerd door 90 te draaien^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 x 2-y2)} en 4f_{x (x2-3y2)} orbitalen maar zijn anders omdat de drie knoopvlakken van zes vlakken niet van elkaar gescheiden zijn door 60^O hoeken. Deze 4f_xz2 en 4f_yz2 orbitalen hebben twee van de zes lobben "boonvormig" in z-as. Aan de andere kant, 4f_xz2 orbitaal is een soortgelijke baan 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" baan bevindt zich in de y-as.

Wat zijn 5f Orbitals

5f orbitalen zijn de zeven f orbitalen van de 5^th elektronenschil (energieniveau). 5f orbitalen zijn de tweede subset van f orbitalen. Deze orbitalen worden genoemd op basis van het vlak van de orbitalen. De zeven orbitalen zijn als volgt.

1. 5F_xyz
2. 5F_z3
3. 5F_{z (x2-y2)}
4. 5F_{y (3 x 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 knooppunten. Elke 5f-orbitaal heeft ook één radiaal knooppunt.

Onder deze orbitalen, beide 5f_xyz en 5f_{z (x2-y2)} orbitalen hebben acht lobben. Ze zijn door een 45 met elkaar verbonden^O rotatie rond de z-as. Dit betekent dat ze vergelijkbaar zijn in andere factoren, maar verschillend zijn in het vlak waarop ze zijn gericht.

Onder de rest van de zeven orbitalen, 5f_{y (3 x 2-y2)} en 5f_{x (x2-3y2)} orbitalen zijn aan elkaar gerelateerd door 90 te draaien^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 x 2-y2)} en 5f_{x (x2-3y2)} orbitalen, maar ze verschillen omdat de drie knoopvlakken van zes vlakken niet door 60 gescheiden zijn^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 baan als die van 5f_xz2 en 5f_yz2 orbitalen, maar de "boonvormige" lobben bevinden zich op de x-as. In 5f_yz2 orbitaal, de "boonvormige" baan bevindt zich in de y-as.

Overeenkomsten tussen 4f en 5f Orbitalen

• Beide zijn f orbitale vormen.
• Beide hebben vergelijkbare vormen op dezelfde vlakken.
• Beide hebben gecompliceerde structuren van 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).

deelverzameling

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 knooppunten, maar geen radiale knooppunten.

5f Orbitalen: 5f orbitalen hebben een aantal vlakken en conische knooppunten, en elke 5f-orbitaal heeft ook een radiaal knooppunt.

Grootte

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 vanaf de 4^th 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 ook één radiaal knooppunt heeft.

Referentie:

1. Mark J Winter. "Atomic orbitals: 4f (General set)." The Orbitron: een galerij van atoomorbitalen en moleculaire orbitalen, 12 juli 2015, hier beschikbaar.
2. Mark J Winter. "Atomic orbitals: 5f (General set)." The Orbitron: een galerij van atomaire orbitalen en moleculaire orbitalen, 12 juli 2015, hier beschikbaar.

Afbeelding met dank aan:

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