S轨道和P轨道的区别

主要区别 – S 轨道与 P 轨道

原子由围绕原子核向任意方向连续运动的电子组成。由于它们围绕原子核运动，我们无法确定该电子在给定时刻的确切位置。我们只能猜测电子处于某个位置的概率。这种现象称为 海森堡不确定性原理.根据这些概率，可以以最高概率找到电子的区域可以用术语轨道来解释。根据电子在原子核周围的能量和运动，可以有不同的轨道。 S 轨道和 p 轨道是两个这样的轨道。 s 轨道和 p 轨道之间的主要区别在于 s 轨道是球形的，而 p 轨道是哑铃形的。

涵盖的关键领域

1.什么是S轨道 – 定义、形状和结构特性 2.什么是P轨道 – 定义、形状和结构特性 3. S轨道和P轨道有什么相似之处 – 共同特征概要 4. S轨道和P轨道有什么区别 – 主要差异的比较

关键术语：原子、海森堡测不准原理、轨道、P 轨道、概率、S 轨道

什么是 S 轨道

S轨道是具有球形形状的原子轨道。与其他原子轨道相比，它具有最低的能量。每个电子壳层至少有一个 s 轨道。 S 轨道是其他轨道中最简单的原子轨道。一个 s 轨道最多可以容纳两个电子。 S 轨道没有亚轨道。字母“s”代表“锋利”。考虑到该轨道中电子的角动量，因此命名该轨道。由于原子轨道由确定的能级组成（能量被量子化），因此它们被赋予一个量子数。 S 轨道指定原子的角动量量子数。

图1：s轨道的大小随着主量子数的增加而增加

s 轨道中的两个电子具有相反的自旋。 S 轨道参与化学键合。它们可以参与西格玛键的形成。但是这些 s 轨道不能形成 pi 键。球形告诉我们最有可能找到电子的区域。 S 轨道没有角节点。因此，s轨道的角动量量子数为0。

S 轨道在同一电子壳层的所有其他轨道中能量最低。在较高的电子壳层（主量子数 = n），s 轨道的能量低于最近的较低壳层 (n-1) 中的 d 轨道的能量。 s轨道球的大小随着主量子数的增加而增加。

什么是P轨道

P轨道是具有哑铃形状的原子轨道。 P 轨道的能量高于 s 轨道的能量。字母“p”代表“校长”。它描述了 p 轨道中电子的角动量。一个 p 轨道最多可容纳 6 个电子。这些电子占据亚原子轨道。一个亚原子轨道最多只能容纳两个电子。因此，一个 p 轨道具有三个亚原子轨道。它们被命名为 px、py 和 pz。通常，所有这些都称为 p 轨道。

图 2：三个 P 轨道的形状和方向

根据这些轨道在原子中的取向，p 轨道的三个子轨道彼此不同。但是，它们的形状相似。所有这些亚轨道都是哑铃形的。 p 轨道的一个特点是它由一个角节点组成。因此，p轨道的角动量量子数为1。

除主量子数为 1 的电子壳层外，所有其他电子壳层均由 p 轨道组成。 p 轨道的大小随着主量子数的增加而增加。一个 p 轨道有两个叶瓣。这些瓣沿它们的轴对称。这些 p 轨道参与化学键合。它们可以形成 sigma 键或 pi 键。水平方向的 P 子轨道可以为 σ 键。其他两个亚轨道涉及π键。

S 轨道和 P 轨道之间的相似之处

定义

S 轨道： S轨道是具有球形形状的原子轨道。

P 轨道： P轨道是具有哑铃形状的原子轨道。

能级

S 轨道： S 轨道的能级最低。

P 轨道： P 轨道的能量高于 s 轨道。

角节点

S 轨道： s 轨道没有角节点。

P 轨道： p 轨道有角节点

最大电子数

S 轨道： 一个 s 轨道可以容纳的最大电子数是 2。

P 轨道： p 轨道可以容纳的最大电子数是 6。

亚轨道

S 轨道： s 轨道中没有亚轨道。

P 轨道： p轨道中有3个亚轨道。

角动量量子数

S 轨道： s 轨道的角动量量子数为 0。

P 轨道： p轨道的角动量量子数为1。

叶

S 轨道： 在 s 轨道中没有裂片。

P 轨道： p 轨道中存在叶瓣。

结论

s 轨道和 p 轨道都是原子轨道。这些轨道表明我们可以找到该原子的电子的最可能区域。 s 轨道和 p 轨道之间的主要区别在于 s 轨道是球形的，而 p 轨道是哑铃形的。

参考：

1. 自由文本。 “原子轨道。”化学 LibreTexts，Libretexts，2015 年 11 月 3 日，可在此处获取。 2017 年 8 月 31 日访问。赫尔曼斯廷博士安妮玛丽。 “什么是 P 轨道？” ThoughtCo，请点击此处。 2017 年 8 月 31 日访问。赫尔曼斯廷博士安妮玛丽。 “化学中的 s p d f 是什么意思。” ThoughtCo，请点击此处。 2017 年 8 月 31 日访问。