Атомная орбиталь


А́томная орбита́ль (электронная орбиталь) — одноэлектронная волновая функция , полученная решением уравнения Шрёдингера для данного атома[1]; задаётся главным , орбитальным и магнитным квантовыми числами.

Совокупность атомных орбиталей с одинаковым значением главного квантового числа составляет одну электронную оболочку. Атом каждого химического элемента имеет полный набор всех орбиталей. Орбитали существуют независимо от того, находится на них электрон или нет, их заполнение электронами происходит по мере увеличения порядкового номера то есть заряда ядра и, соответственно, количества электронов.

Функция рассчитывается путём решения уравнения Шрёдингера в рамках одноэлектронного приближения (метод Хартри — Фока) как волновая функция электрона, находящегося в самосогласованном поле, создаваемом ядром атома со всеми остальными электронами атома. Для упрощения расчёт нередко сводится к поиску собственных функций уравнения Шрёдингера для электрона в кулоновском потенциале.

Сам Э. Шрёдингер рассматривал электрон в атоме как отрицательно заряженное облако, плотность которого пропорциональна квадрату значения волновой функции в соответствующей точке атома. В таком виде понятие электронного облака было воспринято и в теоретической химии. Вероятностную трактовку квадрата волновой функции обосновал М. Борн; Шрёдингер в статье «Что такое элементарная частица?» (1950) согласился с доводами Борна, которому в 1954 году была присуждена Нобелевская премия по физике с формулировкой «За фундаментальное исследование в области квантовой механики, особенно за статистическую интерпретацию волновой функции».

Термин «электронное облако» используется и в настоящее время, его смысл — область, ограниченная поверхностью , внутри которой электрон находится с заданной высокой (допустим, 90 %) вероятностью. Иногда «облако» синонимизируется с атомной орбиталью, что не является искажением сути, но всё же не вполне точно.