ออร์บิทัล (orbital) คือ บริเวณที่มีโอกาสพบอิเล็กตรอนได้มากที่สุด ซึ่งอิเล็กตรอนในอะตอมจะจัดเรียงตัวอยู่ในออร์บิทัลต่างๆ ออร์บิทัลแต่ละออร์บิทัลจะมีรูปร่างและขนาดแตกต่างกันไป โดยอิเล็กตรอนแต่ละตัวในอะตอมจะมีพลังงานเฉพาะตัว และไม่สามารถระบุตำแหน่งที่แน่นอนได้ แต่สามารถระบุได้ว่ามีโอกาสพบอิเล็กตรอนได้บริเวณใด
ประเภทของออร์บิทัล
ออร์บิทัลมีทั้งหมด 4 ประเภท เรียงลำดับจากออร์บิทัลที่มีพลังงานต่ำสุดไปสูงสุดดังนี้
- s-orbital มีลักษณะเป็นทรงกลม
- p-orbital มีลักษณะเป็นทรงกลมแบน
- d-orbital มีลักษณะเป็นทรงกลมแบนซ้อนกัน
- f-orbital มีลักษณะเป็นทรงกลมแบนซ้อนกันหลายชั้น
การจัดเรียงอิเล็กตรอนในออร์บิทัล
อิเล็กตรอนในอะตอมจะจัดเรียงตัวอยู่ในออร์บิทัลต่างๆ โดยอิเล็กตรอนจะโคจรรอบนิวเคลียสในระดับพลังงานที่มีพลังงานต่ำที่สุดก่อน และเมื่อระดับพลังงานที่มีพลังงานต่ำที่สุดเต็มแล้ว อิเล็กตรอนจึงจะเริ่มโคจรรอบนิวเคลียสในระดับพลังงานที่มีพลังงานสูงขึ้น
อิเล็กตรอนแต่ละตัวในอะตอมจะมีพลังงานเฉพาะตัว และไม่สามารถระบุตำแหน่งที่แน่นอนได้ แต่สามารถระบุได้ว่ามีโอกาสพบอิเล็กตรอนได้บริเวณใด
กฎการเติมอิเล็กตรอนในออร์บิทัล
อิเล็กตรอนในอะตอมจะเติมอิเล็กตรอนในออร์บิทัลต่างๆ ตามกฎการเติมอิเล็กตรอนในออร์บิทัล ดังนี้
- กฎ Aufbau: อิเล็กตรอนจะเติมอิเล็กตรอนในออร์บิทัลที่มีพลังงานต่ำที่สุดก่อน
- กฎ Pauli: อิเล็กตรอนสองตัวในอะตอมเดียวกันไม่สามารถมีสมบัติเหมือนกันทั้งหมดได้ (อิเล็กตรอนสองตัวในอะตอมเดียวกันไม่สามารถมีเลขควอนตัมทั้งหมดเหมือนกันได้)
- กฎ Hund: อิเล็กตรอนสองตัวในออร์บิทัลที่มีระดับพลังงานเท่ากัน จะไม่จับคู่กันจนกว่าอิเล็กตรอนแต่ละตัวจะมีสปินในทิศทางตรงข้ามกัน
สรุป
ออร์บิทัลเป็นส่วนสำคัญในการศึกษาโครงสร้างอะตอม โดยออร์บิทัลคือบริเวณที่มีโอกาสพบอิเล็กตรอนได้มากที่สุด และอิเล็กตรอนในอะตอมจะจัดเรียงตัวอยู่ในออร์บิทัลต่างๆ ตามกฎการเติมอิเล็กตรอนในออร์บิทัล