化学原子物理学中,p轨道(英语:p orbital)是一种原子轨道,其角量子数为1,其磁量子数可以为-1、0或+1,且每个壳层里中有三个p轨道,Px、Py、Pz,形状皆相同但方向不同,每个可以容纳2个电子,因此,p轨道共可以容纳6个电子。

由左而右为2p、3p、4p、5p、6p轨道的立体模型
放大

p轨道是一个很稳定的轨道,其稳定性仅次于s轨道,为能量第二低的轨道,另外由于能级交错,若以周期的角度来看,p轨道是能量最高的轨道,也是最后填满的轨道,其电子出现几率密度的形象是哑铃形,呈线性对称,换句话说,p轨道是一个双哑铃形或吊钟形的轨道。

命名

p轨道的“p”是“principal”,其为“主系光谱”之意。

结构

 
三种p轨道形状一样但方向不同
 
5p轨道模型,红色和蓝色中间空隙则为波节

p轨道从第二个壳层开始出现,最小的p轨道是2p轨道,也就是说,当主量子数n=1时,没有p轨道(1p轨道不存在)。当角量子数l=1时,磁量子数m会有三种值,分别为1、0、-1,因此,自量子数n=2开始有三种p轨道对应于每一个主量子数,例如,当主量子数n=2时,p轨道分别为2px、2py和2pz轨道,每个轨道皆可分成两叶,带有不同的“正负性”,这是代表波函数量值的正负。大小则如同s轨道,p轨道的形状在2p、3p、4p里都相同,只是大小随着主量子数的增加而增加。p轨道同样存在波节面,如3p轨道在主要电子出现的两叶中,有较小而与主叶分离的区域,此处电子出现概率为0,则这个区域即为p轨道的波节面,随着主量子数的增加,波节的数量也会跟着增加。

电子波

三个p轨道的原子轨道角量子数ℓ=1。p轨道的三次谐波的表示法:

 
 
 

with

 
pz px py
     

p轨道

在周期表中,每个周期元素的价壳层,p轨道是最后才填满的轨道,直至18族,p轨道是全满的。

p区元素

p区元素是指元素周期表13族18族的元素(除外)。这些元素其新增加的电子皆填入p轨道,故称该区块为p区。周期表中从第2周期开始的每个周期都各有6个p区元素。

参见

参考文献