Nach der Quantenmechanik können Elektronen nur diskrete Portionen (Quanten) von Rotation aufnehmen. Elektronen, die genau eines dieser Drehimpulsquanten besitzen, befinden sich in p-Orbitalen. Elektronen, die sich in p-Orbitalen befinden, kann man in genau drei Klassen einteilen. Wie man diese Einteilung vornimmt, hängt davon ab, in was für einer Umgebung sich die Atome befinden. Untersucht man einzelne Atome mit Licht oder mit hilfe eines Magnetfeldes, so teilt man die p-Orbitale nach ihren magnetischen Quantenzahlen ein. Hat man das Atom dagegen in einem Kristall mit drei Raumachsen vorliegen, oder möchte man chemische pi-Bindungen erklären, teilt man die p-Orbitale eher nach den Achsen des Koordinatensystems ein.
Eine Möglichkeit, die p-Orbitale einzuteilen ist, das Magnetfeld zu messen, das das Elektron in einer bestimmten Richtung erzeugt. Dieses Magnetfeld kann genau drei Werte annehmen: +1, 0 und -1. Würde man nun den Ort des Elektrons messen, so würde man herausbekommen, dass sich ein Elektron mit Magnetfeld 0 bevorzugt auf der Achse aufhält, in der man das Feld misst (Bild links). Elektronen mit Magnetfeld +1 oder -1 befinden sich dagegen in einem Torus um dieser Achse (Bild rechts), wobei sie diesen Torus in unterschiedlichen Richtungen durchlaufen. Anschaulich kann man sich vorstellen, dass diese Elektronen durch einen Kreisstrom ein Magnetfeld erzeugen.
In der Chemie ist es eher üblich, die Orbitale nach den Raumachsen eines rechtwinkligen Koordinatensystem zu sortieren. Man bezeichnet diese Orbitale als px-, py- und pz-Orbitale. Diese Orbitale bilden jeweils eine Doppelkeule um die Achse, nach der sie benannt sind. Das px-Orbital befindet sich nahe der X-Achse, das py-Orbital nahe der Y-Achse. Links ist ein Bild von allen drei räumlichen p-Orbitalen zu sehen. Die Orbitale haben übrigens die gleiche Form, wie das Orbital mit der magnetischen Quantenzahl 0.
Vergleich der ringförmigen Orbitale
Vergleich der keulenförmigen Orbitale
Bewegen sich die Elektronen im Orbital?
Woher haben die Orbitale ihre Bezeichnungen?
©1999-2022 Joachim Schulz - Nur echt auf www.Quantenwelt.de
Letzte Änderung: 27.03.2004