4f 和 5f 轨道之间的差异

主要区别 – 4f 与 5f 轨道

原子由一个由质子和中子组成的原子核组成，原子核被电子包围。这些电子围绕原子核连续运动。因此，我们无法给出原子中电子的特定位置。科学家们引入了“概率”的概念，而不是定位电子的确切位置。换句话说，确定了电子最有可能移动的最可能的路径。该路径称为轨道。有不同的轨道子集，例如 s 轨道、p 轨道、d 轨道和 f 轨道。每个子集中的轨道数由磁量子数决定。对于 f 轨道，有 7 个可能的磁量子数，因此有 7 个 f 轨道。 4 f 和 5 f 轨道是 f 轨道中的第一组和第二组。 4f 和 5f 轨道之间的主要区别是 4f 轨道有多个平面和圆锥节点，但没有径向节点，而 5f 轨道有多个平面和圆锥节点，每个轨道有一个径向节点。

涵盖的关键领域

1. 什么是 4f 轨道 – 定义、七个轨道及其相对相似性 2. 什么是 5f 轨道 – 定义、七个轨道及其相对相似性 3. 4f 和 5f 轨道有什么相似之处 – 共同特征概要 4. 4f 和 5f 轨道有什么区别 – 主要差异的比较

关键术语：原子、电子、瓣、磁量子数、节点、原子核、轨道、概率、子壳

什么是 4f 轨道

4f 轨道是 4 的七个 f 轨道^日电子壳层（能级）。 4f 轨道是 f 轨道的第一个子集。这意味着 1^英石, 2^nd 和 3^路电子壳层没有 f 轨道。这在下面的 s、p、d 和 f 轨道表中显示。

电子壳	轨道
1	秒
2	s, p
3	s, p, d
4	s, p, d, f
5	s, p, d, f

一组 4f 轨道有四种不同的形状，每一种都有许多平面和圆锥形节点。但是 4f 轨道没有径向节点。七个 4f 轨道是根据轨道平面命名的。下面给出了七个 4f 轨道。

4楼_xyz
4楼_z3
4楼_z(x2-y2)
4楼_y(3×2-y2)
4楼_x(x2-3y2)
4楼_xz2
4楼_yz2

在这些轨道中，4f_xyz 和 4f_z(x2-y2) 轨道有八个裂片。它们之间的关系为 45^○ 绕 z 轴旋转。这意味着，它们在其他因素上相似，但在平面上不同。

在其余七个轨道中，4f_y(3×2-y2) 和 4f_x(x2-3y2) 轨道通过旋转 90 度相互关联^○ 围绕 z 轴。每个轨道有六个叶瓣，由三个角为 60°的节平面隔开^○ 他们之中。 4f_xz2 和 4f_yz2 轨道似乎类似于 4f_y(3×2-y2) 和 4f_x(x2-3y2) 轨道但不同，因为六个平面的三个节点平面不相隔 60^○ 角度。这些 4f_xz2 和 4f_yz2 轨道在 z 轴上具有“豆形”的六个裂片中的两个。另一方面，4f_xz2 轨道与 4f 的轨道相似_xz2 和 4f_yz2 轨道，但“豆形”裂片在 x 轴上。在 4f_yz2 轨道，“豆形”轨道位于 y 轴。

什么是 5f 轨道

5f 轨道是 5 的七个 f 轨道^日电子壳层（能级）。 5f 轨道是 f 轨道的第二个子集。这些轨道是根据轨道平面命名的。七个轨道如下。

5楼_xyz
5楼_z3
5楼_z(x2-y2)
5楼_y(3×2-y2)
5楼_x(x2-3y2)
5楼_xz2
5楼_yz2

图 1：七种不同的 f 轨道

一组 5f 轨道有四种不同的形状，每一种都有许多平面和圆锥形节点。每个 5f 轨道也拥有一个径向节点。

在这些轨道中，5f_xyz 和 5f_z(x2-y2) 轨道有八个裂片。它们之间的关系为 45^○ 绕 z 轴旋转。这意味着，它们在其他因素上是相似的，但在它们所指向的平面上是不同的。

在其余七个轨道中，5f_y(3×2-y2) 和 5f_x(x2-3y2) 轨道通过旋转 90 度相互关联^○ 围绕 z 轴。每个轨道有六个叶瓣，由三个角为 60°的节平面隔开^○ 他们之中。 5f_xz2 和 5f_yz2 轨道似乎与 5f 相似_y(3×2-y2) 和 5f_x(x2-3y2) 轨道，但它们是不同的，因为六个平面的三个节点平面不相隔 60^○ 角度。这些 5f_xz2 和 5f_yz2 轨道也有六个裂片中的两个“豆形”。另一方面，5f_xz2 轨道与 5f 的轨道相似_xz2 和 5f_yz2 轨道，但“豆形”裂片在 x 轴上。在 5f_yz2 轨道，“豆形”轨道位于 y 轴。

4f 和 5f 轨道之间的相似性

4f 和 5f 轨道之间的差异

定义

4f 轨道： 4f 轨道是第 4 个电子层（能级）的七个 f 轨道。

5f 轨道： 5f 轨道是第 5 个电子层（能级）的七个 f 轨道。

子集

4f 轨道： 4f 轨道是 f 轨道的第一个子集。

5f 轨道： 5f 轨道是 f 轨道的第二个子集。

径向节点

4f 轨道： 4f 轨道有许多平面和锥形节点，但没有径向节点。

5f 轨道： 5f 轨道有许多平面和锥形节点，每个 5f 轨道也有一个径向节点。

尺寸

4f 轨道： 4f 轨道小于 5f 轨道。

5f 轨道： 5f 轨道大于 4f 轨道。

结论

原子在其电子壳层中由不同形式的轨道组成：s 轨道、p 轨道、d 轨道和 f 轨道。 f 轨道的添加从 4^日电子壳层（能级）。 4f 和 5f 轨道之间的主要区别在于 4f 轨道有多个平面和圆锥节点，但没有径向节点，而 5f 有多个平面和圆锥节点，每个轨道也有一个径向节点。

参考：

1.马克·J·温特。 “原子轨道：4f（通用集）。” The Orbitron：原子轨道和分子轨道画廊，2015 年 7 月 12 日，可在此处获取。2。马克·J·温特。 “原子轨道：5f（通用集）。” The Orbitron：原子轨道和分子轨道画廊，2015 年 7 月 12 日，可在此处获取。