phải|nhỏ|350x350px|[[Electron nguyên tử và các orbital phân tử. Biểu đồ orbital (trái) được sắp xếp theo mức năng lượng tăng dần (xem quy tắc Madelung). Lưu ý rằng các orbital nguyên tử là hàm của ba tham số biến (2 độ, và khoảng cách từ hạt nhân). Những hình ảnh này chỉ mô tả thành phần của orbital, nhưng không hoàn toàn mô tả lại của orbital một cách toàn diện.]]
Trong thuyết nguyên tử và cơ học lượng tử, orbital nguyên tử (tiếng Anh: atomic orbital, viết tắt là AO), hay còn gọi là obitan nguyên tử, đám mây nguyên tử, quỹ vực nguyên tử, là một hàm số mô tả lại trạng thái giống như sóng của một electron trong nguyên tử. Hàm này có thể được sử dụng để tính xác suất tìm thấy bất kỳ electron nào của nguyên tử ở bất kỳ vùng cụ thể nào xung quanh hạt nhân nguyên tử. Thuật ngữ orbital nguyên tử cũng có thể đề cập đến vùng hoặc không gian vật lý nơi có thể tính toán được sự hiện diện của electron, như được dự đoán bởi dạng toán học cụ thể (particular mathematical form) của orbital. dẫn đến một khối hình cầu trong đó xác suất tìm thấy electron càng ngày càng lớn.
Mỗi orbital trong nguyên tử được đặc trưng bởi một tập hợp các giá trị của ba số lượng tử , , và , tương ứng với năng lượng của electron, mô men động lượng của nó và thành phần vectơ mô men động lượng (số lượng tử từ). Để thay thế cho số lượng tử từ, các orbital thường được "dán nhãn" với các harmonic polynomials liên quan (ví dụ như xy, ). Mỗi orbital như vậy có thể được "chiếm" bởi tối đa hai electron, mỗi electron có projection of spin riêng của nó . Các tên đơn giản orbital s, orbital p, orbital d và orbital f đề cập đến các orbital có số lượng tử mô men động lượng và . Những tên này, cùng với giá trị của , được sử dụng để mô tả cấu hình electron của nguyên tử. Chúng bắt nguồn từ mô tả của các nhà quang phổ học đầu tiên về một số vạch quang phổ kim loại kiềm là sharp]], principal]], diffuse]], và fundamental]]. Orbital cho > 3 tiếp tục theo thứ tự bảng chữ cái (g, h, i, k,...), bỏ j vì một số ngôn ngữ không phân biệt chữ "i" và "j".
Từ khoảng năm 1920, ngay trước khi nền cơ học lượng tử hiện đại và quy tắc Klechkovsky ra đời thì nguyên tử được tạo dựng nên từ các cặp electron, được sắp xếp đơn giản lặp đi lặp lại theo mô hình số lẻ (1, 3, 5, 7,...), đã được gợi lên bởi Niels Bohr và một số người tham gia khác có chút giống với orbital nguyên tử trong cấu hình electron của các nguyên tử phúc tạp. Trong toán học của vật lý nguyên tử, nó được dùng để giới thiệu về các hàm điện tử của các hệ thống phức tạp vào trong sự kết hợp với sự đơn giản của orbital nguyên tử. Mặc dù mỗi electron trong một đa electron nguyên tử không giới hạn trong một hoặc hai electron nguyên tử, vẫn còn hàm sóng lượng tử có thể bị phá vỡ khi vẫn còn trong orbital nguyên tử.
Định nghĩa chính của cơ học lượng tử
thumb|upright=1.5|Orbital nguyên tử của electron trong nguyên tử [[hydro ở các mức năng lượng khác nhau. Xác suất tìm thấy electron được cho bởi màu sắc.]]
Trong cơ học lượng tử, trạng thái của một nguyên tử, tức là những trạng thái riêng của nguyên tử Hamilton, được mở rộng vào trong tổ hợp tuyến tính của các sản phẩm theo nguyên tắc phản đối xứng của những hàm electron riêng biệt. Các thành phần có trong không gian của những hàm electron riêng biệt được gọi là orbital nguyên tử. (Khi xét qua thành phần spin, một cách nói khác của orbital nguyên tử spin).
Trong vật lý nguyên tử, các vòng quang phổ nguyên tử tương ứng với trình chuyển đổi (bước nhảy lượng tử) giữa các trạng thái lượng tử của một nguyên tử. Các trạng thái này được ký hiệu bởi tập hợp số lượng tử được tóm tắt trong biểu tượng thuật ngữ và thường liên quan đến cấu hình đặc biệt của electron.
Lịch sử
Thuật ngữ "orbital" được Robert S. Mulliken đặt ra vào năm 1932, là viết tắt của hàm sóng orbital một electron. Niels Bohr giải thích vào khoảng năm 1913 rằng các electron có thể quay xung quanh một hạt nhân compact với mô men động lượng xác định. Mô hình của Bohr là một sự cải tiến dựa trên những giải thích năm 1911 của Ernest Rutherford. Nhà vật lý người Nhật Bản Hantaro Nagaoka đã công bố một giả thuyết dựa trên quỹ đạo (orbit-based hypothesis) về hành vi của electron ngay từ năm 1904. Những lý thuyết này đều được xây dựng dựa trên những quan sát mới, bắt đầu từ những hiểu biết đơn giản và trở nên chính xác và phức tạp hơn. Giải thích hành vi của các "quỹ đạo" electron này là một trong những động lực thúc đẩy sự phát triển của cơ học lượng tử.
Mức năng lượng orbital
Mỗi orbital có một mức năng lượng riêng. Các electron trên mỗi orbital có một mức năng lượng xác định gọi là mức năng lượng orbital nguyên tử. Các electron trên các orbital khác nhau của cùng một phân lớp có năng lượng như nhau.
Liên hệ đến hệ thức bất định
👁️
0 | 🔗 | 💖 | ✨ | 🌍 | ⌚
phải|nhỏ|350x350px|[[Electron nguyên tử và các orbital phân tử. Biểu đồ orbital (trái) được sắp xếp theo mức năng lượng tăng dần (xem quy tắc Madelung). Lưu ý rằng các orbital nguyên tử là hàm của
phải|nhỏ|200x200px|Mô phỏng một nguyên tử hydro cho thấy đường kính bằng xấp xỉ hai lần bán kính [[mô hình Bohr. (Ảnh mang tính minh họa)]] Một **nguyên tử hydro** là một nguyên tử của nguyên
thumb|Tập hợp _orbital phân tử_ của [[acetylen (H–C≡C–H). Bên trái là MO đang ở trạng thái cơ bản, với trên cùng là quỹ đạo năng lượng thấp nhất. Đường màu trắng và màu xám có
**Nguyên tử heli** là nguyên tử đơn giản nhất kế tiếp sau nguyên tử hydro. Nguyên tử heli được cấu tạo từ hai electron quay quanh một hạt nhân chứa hai proton cùng với một
|} **Nguyên tử** là đơn vị cơ bản của vật chất chứa một hạt nhân ở trung tâm bao quanh bởi đám mây điện tích âm các electron (âm điện tử). Hạt nhân nguyên tử
nhỏ|Nguyên tử phản protonic-heliMột **nguyên tử ngoại lai** là một nguyên tử cũng giống như các nguyên tố bình thường khác nhưng trong đó một hoặc nhiều hạt nguyên tử phụ đã được thay thế
**Số lượng tử từ** là một số lượng tử mô tả các trạng thái tương tác theo phương hướng trong không gian của electron trong nguyên tử với một trường điện từ bên ngoài. Orbital
**Số lượng tử xung lượng** là một số lượng tử mô tả hình dạng mật độ phân bố của electron trong nguyên tử. Các hàm sóng của electron được đưa ra bởi lý thuyết của
Phân bố [[electron trong nguyên tử bạc.]] phải|nhỏ|[[Electron trong orbital nguyên tử hoặc phân tử.]] nhỏ|Một [[mô hình Bohr về lithi.]] Trong vật lý nguyên tử và hóa học lượng tử, **cấu hình electron** là
thumb|upright=1.3|Các [[hàm sóng của electron trong một nguyên tử hydro tại các mức năng lượng khác nhau. Cơ học lượng tử không dự đoán chính xác vị trí của một hạt trong không gian, nó
nhỏ|342x342px|Phổ hồng ngoại của [[HH 46/47 (hình ảnh bên trong), với các dải dao động của một số phân tử được đánh dấu màu.]] Dưới đây là danh sách phân tử đã được phát hiện
Trong hóa học, **lai** **hóa orbital** là sự tổ hợp "trộn lẫn" một số orbital nguyên tử thành những _orbital lai hóa_ mới (nhưng định hướng khác nhau trong không gian) phù hợp để các
**Electron** hay **điện tử**, là một hạt hạ nguyên tử, có ký hiệu là hay , mà điện tích của nó bằng trừ một điện tích cơ bản. Các electron thuộc về thế hệ thứ
**Oxy** (tiếng Anh: _oxygen_ ; bắt nguồn từ từ tiếng Pháp _oxygène_ ), hay **dưỡng khí**, là một nguyên tố hóa học có ký hiệu **O** và số hiệu nguyên tử 8. Nó là một thành
Một **nguyên tố chu kỳ 1** là một trong những nguyên tố hóa học ở hàng (hay chu kỳ) đầu tiên của bảng tuần hoàn các nguyên tố hóa học. Bảng tuần hoàn được sắp xếp
phải|nhỏ|Các nguyên tố được tô màu trong hình có electron độc thân. nhỏ|Gốc tự do tạo thành phản ứng đóng vòng (cyclization). **Electron độc thân** (tiếng Anh: _unpaired electron_) là electron đứng một mình trong
Một **nguyên tố chu kỳ 2** là một trong những nguyên tố hóa học ở hàng (hay chu kỳ) thứ hai trong bảng tuần hoàn các nguyên tố hóa học. Bảng tuần hoàn được sắp xếp
**Quy tắc Hund thứ nhất** hay **quy tắc Hund về độ bội lớn nhất** quy định rằng trong các orbital có cùng mức năng lượng, các điện tử (electron) sẽ không bắt cặp cho đến
:_Phân biệt với phương trình sóng_ Trong chuyển động sóng nói chung, các **hàm sóng** là các hàm số của thời gian và không gian thể hiện các đặc trưng của sóng, như li độ,
nhỏ|350x350px| Các electron chiếm các lớp và phân lớp electron của một nguyên tử theo quy tắc Klechkovsky. nhỏ|400x400px|Thứ tự lấp đầy các orbital của vỏ nguyên tử bằng electron theo hướng của mũi tên.
thumb|Một liên kết cộng hóa trị H2 hình thành (bên phải) nơi mà hai [[nguyên tử hydro chia sẻ hai electron.]] **Liên kết cộng hóa trị**, còn gọi là **liên kết phân tử** là một
**Silic** là là một nguyên tố hóa học có ký hiệu **Si** và số nguyên tử 14. Đây là một chất rắn kết tinh cứng, giòn có ánh kim màu xanh xám và là một
Trong hóa học **lý thuyết liên kết hóa trị** (tiếng Anh: VB, _Valence Bond_) là một trong hai lý thuyết cơ bản, cùng với lý thuyết quỹ đạo phân tử (MO, _Molecular Orbital_) được phát
phải|nhỏ|250x250px|Ma trận biến đổi _A_ tác động bằng việc kéo dài vectơ _x_ mà không làm đổi phương của nó, vì thế _x_ là một vectơ riêng của _A_. Trong đại số tuyến tính, một
thumb|upright=1.2|Tinh thể [[osmi, một kim loại nặng có khối lượng riêng lớn gấp hai lần chì]] **Kim loại nặng** (tiếng Anh: _heavy metal_) thường được định nghĩa là kim loại có khối lượng riêng, khối
**Natri** (bắt nguồn từ tiếng Tân Latinh: _natrium_; danh pháp IUPAC: **sodium**; ký hiệu hóa học: **Na**) là một nguyên tố hóa học thuộc nhóm kim loại kiềm có hóa trị một trong bảng tuần
**Spin** là một đại lượng vật lý, có bản chất của mô men động lượng và là một khái niệm thuần túy lượng tử, không có sự tương ứng trong cơ học cổ điển. Trong
**Kim loại kiềm** (tiếng Anh: _Alkali metal_) là một nhóm các nguyên tố hóa học gồm có lithi (Li), natri (Na), kali (K), rubidi (Rb), caesi (Cs) và franci (Fr). Các kim loại kiềm cùng
Bảng tuần hoàn tiêu chuẩn 18 cột. Màu sắc thể hiện các nhóm [[nguyên tố hoá học của nguyên tử khác nhau và tính chất hóa học trong từng nhóm (cột)]] **Bảng tuần hoàn** (tên
**Niên biểu hóa học** liệt kê những công trình, khám phá, ý tưởng, phát minh và thí nghiệm quan trọng đã thay đổi mạnh mẽ vốn hiểu biết của nhân loại về một môn khoa
**Kim loại chuyển tiếp** là 68 nguyên tố hóa học có số nguyên tử từ 21 đến 30, 39 đến 48, 57 đến 80 và 89 đến 112. Nguyên nhân của tên này là do
**Livermori** (phát âm như "li-vơ-mo-ri"; tên quốc tế: _livermorium_), trước đây tạm gọi **ununhexi** (phát âm như "un-un-héc-xi"; tên quốc tế: _ununhexium_), là nguyên tố tổng hợp siêu nặng với ký hiệu **Lv** (trước đây
**Đồng**( Tiếng Anh: **copper**) là nguyên tố hóa học trong bảng tuần hoàn nguyên tố có ký hiệu là **Cu** (từ tiếng Latinh: _cuprum_), có số hiệu nguyên tử bằng 29. Đồng là kim loại
nhỏ|Hoạt hình biểu diễn sóng dừng _(màu đỏ)_ được tạo bởi sự chồng chất của sóng di chuyển sang trái _(màu xanh)_ và sóng di chuyển sang phải _(màu xanh lá cây)_
**Amonia** (bắt nguồn từ từ tiếng Pháp _ammoniac_ /amɔnjak/), còn được viết là **a-mô-ni-ắc**, Sản lượng amonia công nghiệp toàn cầu năm 2018 là 175 triệu tấn, không có thay đổi đáng kể so với
thumb|[[Orbital phân tử mô tả liên kết hóa trị (trái) và cực trị (phải) trong một phân tử 2 nguyên tử. Trong cả hai trường hợp, liên kết được tạo ra bởi sự hình thành
**Hạt điểm** (còn được gọi là **hạt lý tưởng** hay **hạt tương tự điểm**) là sự lý tưởng hóa các hạt được sử dụng nhiều trong vật lý. Đặc điểm định nghĩa nó là nó
**Liên kết carbon–carbon** hay **liên kết C–C** (tiếng Anh: **Carbon–carbon bond**) là một loại liên kết cộng hóa trị giữa hai nguyên tử carbon. Dạng liên kết phổ biến nhất là liên kết đơn, gồm
nhỏ|246x246px|Đèn khí acetylen (tiếng Anh: _carbide lamp_) là một loại đèn được thắp bởi ngọn lửa từ phản ứng cháy của [[acetylen với khí oxy, trong đó acetylen được sinh ra từ phản ứng giữa
**Acetylen** (bắt nguồn từ từ tiếng Pháp _acétylène_ /asetilɛn/), tên hệ thống: **ethyn**) là hợp chất hóa học có công thức hóa học là hay . Đây là hydrocarbon và là alkyn đơn giản nhất.
[[Tập tin:Dehydrobenzoannulene.jpg|thumb|upright=1.4|Cấu trúc và hình ảnh [[Kính hiển vi lực nguyên tử |AFM]] của dehydrobenzo[12]annulene, nơi các vòng benzene được giữ lại với nhau bằng các liên kết ba]] Trong hóa học, **liên kết ba**
**Tuyển nổi** là một quá trình tách chọn lọc các khoáng sản từ hỗn hợp bùn quặng bằng cách sử dụng các chất hoạt động bề mặt hoặc các chất thấm ướt. Quá trình được
**Pyridin** là hợp chất dị vòng chứa nitơ. Công thức phân tử của pyridin là _C5H5N_. Công thức cấu tạo là: C5H5N. Pyridin được phát hiện vào năm 1849 bởi nhà hóa học người Scotland
**Anilin** (bắt nguồn từ từ tiếng Pháp _aniline_ /anilin/), còn được viết là **a-ni-lin**, cũng còn được gọi là **phenyl amin** hay **amino benzen** là hợp chất hữu cơ thuộc dãy đồng đẳng amin với
**Nhóm mang màu** (tiếng Anh/Pháp: Chromophore, từ tiếng Hy Lạp cổ: χρῶμα/khrôma = màu sắc + φέρω/phóros = mang, chứa) là một phần của phân tử tạo nên màu sắc của phân tử đó. Màu
:_Đối với hydrocarbon no chứa một hay nhiều mạch vòng, xem Cycloalkan._ nhỏ|Công thức cấu tạo của [[methan, alkan đơn giản nhất]] **Alkan** (tiếng Anh: _alkane_ ) trong hóa hữu cơ là hydrocarbon no không
**Muối Krogmann** là một hợp chất chuỗi tuyến tính, bao gồm các lớp tetracyanoplatinate. Thỉnh thoảng được mô tả như các dây dẫn điện phân tử, muối Krogmann thể hiện tính dẫn điện bất đẳng
phải|nhỏ|120x120px| Một mô hình 3D của [[ethylen, alken đơn giản nhất.]] Trong hóa hữu cơ, **alken** là một hydrocarbon chứa liên kết đôi carbon–carbon. Alken thường đồng nghĩa với olefin. Thuật ngữ **olefin** dùng cho
**Phản ứng chuyển vị** là một loại phản ứng quan trọng trong quá trình tổng hợp hữu cơ, trong phản ứng này một nhóm nguyên tử di chuyển từ nguyên tử này sang nguyên tử
Trong hóa học, một **nhóm** **hydroxyl** hay **nhóm** **hydroxy** là một nhóm chức có công thức hóa học . Hydroxy bao gồm một nguyên tử oxy liên kết cộng hóa trị với một nguyên tử