Orbitals and electrons in boxes · 轨道与电子方框图
| English | 中文 | Pinyin · 拼音 |
|---|---|---|
| orbital/ˈɔːbɪtl/ | 轨道 | guǐ dào |
| spin/spɪn/ | 自旋 | zì xuán |
| free radical/friː ˈrædɪkl/ | 自由基 | zì yóu jī |
| unpaired electron/ʌnˈpeəd ɪˈlektrɒn/ | 未成对电子 | wèi chéng duì diàn zi |
| repulsion/rɪˈpʌlʃn/ | 排斥 | pái chì |
Drawing electrons in boxes
- We can draw each orbital 轨道 as a box and each electron as an arrow.
- This shows spin 自旋 and how orbitals fill.
- It also reveals free radicals 自由基 — species with unpaired electrons 未成对电子.
把电子画在方框里
- 我们可以把每个 轨道(orbital) 画成一个方框,每个电子画成一个 箭头。
- 这显示出 自旋(spin) 以及轨道如何填充。
- 它也揭示出 自由基(free radicals)——有未成对电子的物种。
Each orbital can hold a maximum of two electrons, which must have opposite spins. · 每个轨道最多容纳两个电子,它们必须有相反的自旋。
This is why 'electrons in boxes' show at most two arrows, pointing opposite ways. · 这就是为什么“电子方框图”最多显示两个箭头,指向相反的方向。
Spin and filling rules
- Two electrons in the same orbital must point opposite ways (opposite spin).
- Within a sub-shell, electrons fill empty orbitals singly first (parallel spins) before pairing up.
- Spreading out keeps the negative electrons apart, lowering repulsion 排斥.
For nitrogen ($1\text{s}^2\,2\text{s}^2\,2\text{p}^3$): the three 2p orbitals each take one electron first.
Electrons in boxes for nitrogen: paired spins oppose; 2p fills singly with parallel spins
自旋和填充规则
- 同一个轨道里的两个电子必须指向 相反的方向(相反的 自旋)。
- 在一个亚层内,电子先 单个地 填入空轨道(自旋平行),然后才配对。
- 分散开来让带负电的电子彼此远离,降低 排斥(repulsion)。
对于氮(nitrogen)($1\text{s}^2\,2\text{s}^2\,2\text{p}^3$):三个 2p 轨道先各取一个电子。
氮的电子方框图:成对的自旋相反;2p 以平行自旋单个填充
Filling the orbitals · 逐个填充轨道
Drag the proton number up and watch electrons fill the shells and sub-shells in order — 1s, 2s, 2p … — each box holding a spin-paired pair. · 拖动质子数,看电子按顺序填入壳层和子壳层——1s、2s、2p……每个方框容纳一对自旋相反的电子。
Two electrons sharing one orbital must: · 共享一个轨道的两个电子必须:
Electrons in the same orbital have opposite spins; this is why a box holds at most two arrows pointing opposite ways. · 同一个轨道里的电子有相反的自旋;这就是为什么一个方框最多容纳两个指向相反方向的箭头。
Within a sub-shell, electrons: · 在一个亚层内,电子:
Filling singly first keeps the electrons apart, reducing repulsion (e.g. nitrogen's three 2p orbitals each get one). · 先单个填充让电子彼此远离,减少排斥(例如氮的三个 2p 轨道各得到一个)。
Orbital shapes
- an s orbital is a sphere centred on the nucleus.
- a p orbital is a dumbbell (two lobes); the three p orbitals point along the $x$, $y$ and $z$ axes.
An s orbital is a sphere; the three p orbitals are dumbbells along x, y and z
轨道的形状
- s 轨道 是以原子核为中心的 球(sphere)。
- p 轨道 是 哑铃(dumbbell)(两个瓣);三个 p 轨道沿 $x$、$y$、$z$ 轴指向。
s 轨道是球;三个 p 轨道是沿 x、y、z 的哑铃
The shape of a p orbital is: · p 轨道的形状是:
An s orbital is a sphere; each p orbital is a dumbbell, and the three point along x, y and z. · s 轨道是球;每个 p 轨道是哑铃,三个分别沿 x、y、z 指向。
Match each term to what it means. · 把每个术语与它的意思配对。
s is spherical, p is a dumbbell; every orbital holds 2 paired electrons, and they spread out singly first (Hund's rule). · s 是球形,p 是哑铃;每个轨道容纳 2 个成对的电子,它们先单个分散开(洪特规则)。
An s orbital is spherical; a p orbital is shaped like a ______. · s 轨道是球形的;p 轨道的形状像一个 ______。
The three p orbitals are dumbbells pointing along the x, y and z axes. · 三个 p 轨道是沿 x、y、z 轴指向的哑铃。
Free radicals
- A free radical is a species with one or more unpaired electrons.
- Free radicals are very reactive.
自由基
- 自由基 是有一个或多个 未成对电子(unpaired electrons) 的物种。
- 自由基非常 活泼(reactive)。
A free radical is a species that: · 自由基是这样一个物种:
Free radicals carry unpaired electrons, which makes them highly reactive. · 自由基带有未成对电子,这使它们高度活泼。
You've got it
- paired electrons in one orbital have opposite spins; sub-shells fill singly first (parallel) then pair
- s orbital = sphere; p orbital = dumbbell along $x$, $y$, $z$
- a free radical has unpaired electrons and is very reactive
你掌握了
- 一个轨道里成对的电子有 相反的自旋;亚层 先单个填充(平行)再配对
- s 轨道 = 球;p 轨道 = 沿 $x$、$y$、$z$ 的哑铃
- 自由基 有 未成对电子,非常活泼