Unterschied zwischen 4f und 5f Orbitalen

Hauptunterschied - 4f vs. 5f-Orbitale

Atome bestehen aus einem Kern, der aus Protonen und Neutronen besteht, die von Elektronen umgeben sind. Diese Elektronen bewegen sich kontinuierlich um den Kern. Daher können wir für ein Elektron in einem Atom keinen bestimmten Ort angeben. Anstatt die genaue Position eines Elektrons zu bestimmen, haben Wissenschaftler das Konzept der „Wahrscheinlichkeit“ eingeführt. Mit anderen Worten, der wahrscheinlichste Weg, auf dem sich ein Elektron am wahrscheinlichsten bewegt, wird bestimmt. Dieser Weg wird Orbital genannt. Es gibt verschiedene Teilmengen von Orbitalen wie s-Orbitale, p-Orbitale, d-Orbitale und f-Orbitale. Die Anzahl der Orbitale in jeder Teilmenge wird durch die magnetische Quantenzahl bestimmt. Für f-Orbitale gibt es 7 mögliche magnetische Quantenzahlen, also gibt es sieben f-Orbitale. 4 f- und 5 f-Orbitale sind der erste Satz und der zweite Satz in f-Orbitalen. Der Hauptunterschied zwischen 4f- und 5f-Orbitalen ist das 4f-Orbitale haben eine Anzahl von Ebenen und konischen Knoten, jedoch keine radialen Knoten, während 5f eine Anzahl von Ebenen und konische Knoten aufweist, und jedes Orbital hat einen radialen Knoten.

Wichtige Bereiche

1. Was sind 4f-Orbitale?
      - Definition, sieben Orbitale und ihre relativen Ähnlichkeiten
2. Was sind 5f-Orbitale?
     - Definition, sieben Orbitale und ihre relativen Ähnlichkeiten
3. Was sind die Ähnlichkeiten zwischen 4f und 5f Orbitalen?
     - Überblick über allgemeine Funktionen
4. Was ist der Unterschied zwischen 4f- und 5f-Orbitalen?
     - Vergleich der wichtigsten Unterschiede

Schlüsselbegriffe: Atom, Elektron, Lappen, magnetische Quantenzahl, Knoten, Kern, Orbital, Wahrscheinlichkeit, Subshell

Was sind 4f-Orbitale?

4f-Orbitale sind die sieben f-Orbitale der 4^th Elektronenhülle (Energieniveau). 4f-Orbitale sind die erste Teilmenge von f-Orbitalen. Dies bedeutet 1^st, 2^nd und 3^rd Elektronenhüllen haben keine f-Orbitale. Dies wird unten in der Tabelle der Orbitale s, p, d und f gezeigt.

Elektronenhülle	Orbitale
1	s
2	s, p
3	s, p, d
4	s, p, d, f
5	s, p, d, f

Ein Satz von 4f-Orbitalen hat vier verschiedene Formen, von denen jede mehrere planare und konische Knoten aufweist. 4f-Orbitale besitzen jedoch keine radialen Knoten. Die sieben 4f-Orbitale werden entsprechend der Orbitalebene benannt. Unten sind die sieben 4f-Orbitale angegeben.

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

Unter diesen Orbitalen waren beide 4f_xyz und 4f_{z (x2-y2)} Orbitale haben acht Lappen. Sie sind durch eine 45 miteinander verbunden^O Drehung um die z-Achse. Das heißt, sie sind in anderen Faktoren ähnlich, unterscheiden sich jedoch in der Ebene.

Unter den restlichen sieben Orbitalen sind 4f_{y (3 × 2-y2)} und 4f_{x (x2-3y2)} Orbitale stehen durch Drehen um 90 miteinander in Beziehung^O um die z-Achse. Jedes Orbital hat sechs Lappen, die durch drei Knotenebenen mit einem Winkel von 60 getrennt sind^O unter ihnen. Die 4f_xz2 und 4f_yz2 Orbitale scheinen 4f ähnlich zu sein_{y (3 × 2-y2)} und 4f_{x (x2-3y2)} Orbitale sind jedoch unterschiedlich, da die drei Knotenebenen der sechs Ebenen nicht durch 60 getrennt sind^O Winkel. Diese 4f_xz2 und 4f_yz2 Orbitale haben zwei der sechs Lappen, die in der z-Achse "bohnenförmig" sind. Auf der anderen Seite 4f_xz2 Orbital ist ein ähnliches Orbital wie das von 4f_xz2 und 4f_yz2 Orbitale, aber die "bohnenförmigen" Lappen liegen in der x-Achse. In 4f_yz2 Orbital, das "bohnenförmige" Orbital befindet sich in der y-Achse.

Was sind 5f-Orbitale?

5f-Orbitale sind die sieben f-Orbitale der 5^th Elektronenhülle (Energieniveau). 5f-Orbitale sind die zweite Teilmenge von f-Orbitalen. Diese Orbitale werden nach den Ebenen der Orbitale benannt. Die sieben Orbitale sind wie folgt.

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

Abbildung 1: Sieben verschiedene f-Orbitale

Ein Satz von 5f-Orbitalen hat vier verschiedene Formen, von denen jede mehrere planare und konische Knoten aufweist. Jedes 5f-Orbital besitzt auch einen radialen Knoten.

Unter diesen Orbitalen sind beide 5f_xyz und 5f_{z (x2-y2)} Orbitale haben acht Lappen. Sie sind durch eine 45 miteinander verbunden^O Drehung um die z-Achse. Das heißt, sie sind in anderen Faktoren ähnlich, unterscheiden sich jedoch in der Ebene, auf die sie gerichtet sind.

Unter den restlichen sieben Orbitalen sind 5f_{y (3 × 2-y2)} und 5f_{x (x2-3y2)} Orbitale stehen durch Drehen um 90 miteinander in Beziehung^O um die z-Achse. Jedes Orbital hat sechs Lappen, die durch drei Knotenebenen mit einem Winkel von 60 getrennt sind^O unter ihnen. Die 5f_xz2 und 5f_yz2 Orbitale scheinen dem von 5f ähnlich zu sein_{y (3 × 2-y2)} und 5f_{x (x2-3y2)} Orbitale, aber sie unterscheiden sich, weil die drei Knotenebenen von sechs Ebenen nicht durch 60 getrennt sind^O Winkel. Diese 5f_xz2 und 5f_yz2 Orbitale haben auch zwei der sechs Lappen "bohnenförmig". Auf der anderen Seite die 5f_xz2 Orbital ist ein ähnliches Orbital wie das von 5f_xz2 und 5f_yz2 Orbitale, aber die "bohnenförmigen" Lappen befinden sich auf der x-Achse. In 5f_yz2 Orbital, das "bohnenförmige" Orbital befindet sich in der y-Achse.

Ähnlichkeiten zwischen 4f und 5f Orbitalen

• Beide sind f orbitale Formen.
• Beide haben ähnliche Formen auf denselben Ebenen.
• Beide haben komplizierte Orbitale.

Unterschied zwischen 4f und 5f Orbitalen

Definition

4f Orbitale: 4f-Orbitale sind die sieben f-Orbitale der 4. Elektronenschale (Energieniveau).

5f Orbitale: 5f-Orbitale sind die sieben f-Orbitale der 5. Elektronenschale (Energieniveau).

Teilmenge

4f Orbitale: 4f-Orbitale sind die erste Teilmenge von f-Orbitalen.

5f Orbitale: 5f-Orbitale sind die zweite Teilmenge von f-Orbitalen.

Radiale Knoten

4f Orbitale: 4f-Orbitale haben eine Anzahl von Ebenen und konischen Knoten, jedoch keine radialen Knoten.

5f Orbitale: 5f-Orbitale haben eine Anzahl von Ebenen und konischen Knoten, und jedes 5f-Orbital besitzt auch einen radialen Knoten.

Größe

4f Orbitale: 4f-Orbitale sind kleiner als 5f-Orbitale.

5f Orbitale: 5f-Orbitale sind größer als 4f-Orbitale.

Fazit

Atome bestehen aus verschiedenen Formen von Orbitalen in ihren Elektronenhüllen: s-Orbitale, p-Orbitale, d-Orbitale und f-Orbitale. Die Hinzufügung eines f-Orbitals beginnt ab dem 4^th Elektronenhülle (Energieniveau). Der Hauptunterschied zwischen 4f- und 5f-Orbitalen besteht darin, dass 4f-Orbitale eine Anzahl von Ebenen und konischen Knoten, aber keine radialen Knoten haben, während 5f eine Anzahl von Ebenen und konische Knoten hat, und jedes Orbital auch einen radialen Knoten hat.

Referenz:

1. Mark J Winter. „Atomorbitale: 4f (General Set).“ Das Orbitron: eine Galerie von Atomorbitalen und Molekülorbitalen, 12. Juli 2015, hier erhältlich.
2. Mark J Winter. „Atomorbitale: 5f (General Set).“ Das Orbitron: eine Galerie von Atomorbitalen und Molekülorbitalen, 12. Juli 2015, hier erhältlich.

Bildhöflichkeit:

1. „F-Orbitale“ von Geek3 - Eigene Arbeit (CC BY-SA 3.0) über Commons Wikimedia