编辑“︁G軌域”︁

{{noteTA
|T=zh:g軌域; zh-hans:g轨道; zh-hant:g軌域;
|1=zh-hans:轨道; zh-hant:軌域;
|2=zh-hans:杂化; zh-hant:混成;
|3=zh-hans:能级; zh-hant:能階;
|G1=Chemistry
}}
[[File:G orbital.png|300px|thumb|5g軌域的立體模型]]
在[[化學]]與[[原子物理學]]中，'''g軌域'''（{{langx|en|g orbital}}）是一種[[原子軌域]]，其[[角量子數]]為4，其[[磁量子數]]可以為0、±1、±2、±3、±4，且每個[[電子殼層|殼層]]裡中有9個g軌域，g<sub><sub>z<sup>4</sup></sub></sub>、g<sub><sub>xz<sup>3</sup></sub></sub>、g<sub><sub>yz<sup>3</sup></sub></sub>、g<sub><sub>xyz<sup>2</sup></sub></sub>、g<sub><sub>z<sup>2</sup>(x<sup>2</sup>-y<sup>2</sup>)</sub></sub>、g<sub><sub>x<sup>3</sup>z</sub></sub>、g<sub><sub>y<sup>3</sup>z</sub></sub>、g<sub><sub>x<sup>4</sup>+y<sup>4</sup></sub></sub>、g<sub><sub>xy(x<sup>2</sup>-y<sup>2</sup>)</sub></sub><ref>{{cite web | url=http://www.docstoc.com/docs/44335556/Unit-2-Chemical-Bonding-and-Organic-Chemistry | title=Chemical-Bonding-and-Organic-Chemistry | publisher=docstoc.com | accessdate=2013-05-26}}</ref>，有三種形狀，且方向不同，每個可以容納2個電子，因此，g軌域共可以容納18個電子。

由於目前尚未發現[[第八週期元素]]，因此在已知的元素中，g軌域只存在於[[激發態]]的原子中。

== 命名 ==
g軌域的 g 是來自[[f軌域]]的[[f]]的下一個[[字母]][[g]]。<ref name="Introduction">{{Cite book
| first=David | last=Griffiths | year=1995
| title=Introduction to Quantum Mechanics | pages=190–191
| publisher=Prentice Hall
| isbn=0-13-124405-1}}</ref>

== 結構 ==
g軌域從主量子數n=5時開始出現，由於主量子數不能小於5，因此最小的g軌域是5g軌域，且不存在1g、2g、3g和4g軌域。當角量子數=5時，對應於9個磁量子數：4、3、2、1、0、-1、-2、-3、-4。每個殼層皆有9個g軌域，分別為g<sub><sub>z<sup>4</sup></sub></sub>、g<sub><sub>xz<sup>3</sup></sub></sub>、g<sub><sub>yz<sup>3</sup></sub></sub>、g<sub><sub>xyz<sup>2</sup></sub></sub>、g<sub><sub>z<sup>2</sup>(x<sup>2</sup>-y<sup>2</sup>)</sub></sub>、g<sub><sub>x<sup>3</sup>z</sub></sub>、g<sub><sub>y<sup>3</sup>z</sub></sub>、g<sub><sub>x<sup>4</sup>+y<sup>4</sup></sub></sub>、g<sub><sub>xy(x<sup>2</sup>-y<sup>2</sup>)</sub></sub>，有三種形狀，其中磁量子數m = ±1或±4時（g<sub><sub>xz<sup>3</sup></sub></sub>、g<sub><sub>yz<sup>3</sup></sub></sub>、g<sub><sub>x<sup>4</sup>+y<sup>4</sup></sub></sub>、g<sub><sub>xy(x<sup>2</sup>-y<sup>2</sup>)</sub></sub>）形狀相同但方向不同為[[八]]片[[豆子]]形；磁量子數m = ±2或±3時（g<sub><sub>xyz<sup>2</sup></sub></sub>、g<sub><sub>z<sup>2</sup>(x<sup>2</sup>-y<sup>2</sup>)</sub></sub>、g<sub><sub>x<sup>3</sup>z</sub></sub>、g<sub><sub>y<sup>3</sup>z</sub></sub>）形狀相同但方向不同為為[[十二]]葉[[啞鈴]]形；而磁量子數m = 0時（g<sub><sub>z<sup>4</sup></sub></sub>）的形狀較特別，類似於[[d軌域|d<sub><sub>z<sup>2</sup></sub></sub>軌域]]，但中間的環的上下多了一個類似碗的形狀，其開口朝向上下的啞鈴形。

== g區元素 ==
{{Main|g區元素}}
g區元素是指[[元素週期表]]中新增加的[[電子]]是填在g軌域上的元素。這一區的所有元素目前均尚未被發現。預測週期表中從[[第8週期元素|第8週期]]開始的每個[[元素週期|週期]]都各將有18個g區元素。

== g之後的軌域 ==
g之後的軌域目前尚未觀測到，但根據計算結果是有可能存在的。其命名則依字母順序命名，除了不與[[s軌域]]和[[p軌域]]的[[s]]、[[p]]重複之外，另外還跳過[[j]]這個字母<ref name="Introduction"/>(由於某些語言不分i與j)，因此沒有任何軌域會以「j軌域」來命名。

=== h軌域 ===
[[File:Hydrogen eigenstate n6 l5 m0.png|200px|thumb|h<sub><sub>z<sup>5</sup></sub></sub>軌域模型，比g<sub><sub>z<sup>4</sup></sub></sub>多了一個環。]]
目前還沒有發現'''h軌域 '''，但根據現有理論，'''h軌域'''（{{langx|en|h orbital}}）是一種[[原子軌域]]，其[[角量子數]]為5，其[[磁量子數]]可以為0、±1、±2、±3、±4、±5，且每個[[電子殼層|殼層]]裡中有11個h軌域，其形狀可由[[薛丁格方程式]]來預測。

具有最高能量的電子是填在h軌域上的元素稱為[[h區元素]]，位於第九周期之後，許多目前的物理模型都崩潰了或不適用，因此可能無法存在。
{{clear}}

=== i軌域 ===
目前還沒有發現'''i軌域 '''，但根據現有理論，'''i軌域'''（{{langx|en|i orbital}}）是一種[[原子軌域]]，其[[角量子數]]為6，其[[磁量子數]]可以為0、±1、±2、±3、±4、±5、±6，且每個[[電子殼層|殼層]]裡中有13個i軌域，其形狀可由[[薛丁格方程式]]來預測。

i軌域從主量子數n=7時開始出現，由於主量子數不能小於7，因此最小的f軌域是7i軌域，但由於[[能階交錯]]，會從第9週期或第10週期後才開始填入，根據Pyykkö模型，其原子序將超過173，當前考慮到核電荷分佈之有限延伸的計算，結果約等於173（unseptrium），非離子原子所屬的元素可能僅限於等於或低於這個結果<ref name=Greiner>Walter Greiner and Stefan Schramm, ''Am. J. Phys.'' 76, 509 (2008), and references therein.</ref>

[[玻爾模型]]在原子序達到[[Uts|137]]之後會有問題，因爲在[[原子軌域|1s原子軌域]]中的電子的速度''v''計算如下：

:<math>v = Z \alpha c \approx \frac{Z c}{137.036}</math>

當中''Z''是[[原子序]]，''α''是描述[[電磁力]]強度的[[精細結構常數]]。<ref>See for example R. Eisberg and R. Resnick, ''Quantum Physics of Atoms, Molecules, Solids, Nuclei and Particles'', Wiley (New York: 1985).</ref>如此一來，任何原子序高於137的元素的1s軌域電子將會以高於[[光速]]''c''運行，物理上不可能。因此任何不建基於[[相對論]]的理論（如波爾模型）不足以處理這種計算。

半[[相對論]]的[[狄拉克方程式]]在原子序大於Uts時也會發生問題，因爲基態能階為：

:<math>E=m_0 c^2 \sqrt{1-Z^2 \alpha^2}</math>

當中''m<sub>0</sub>''是電子的靜質量。而當[[原子序]]大於[[Uts|137]]，狄拉克基態的波函數是震蕩的，並且正能譜與負能譜之間沒有間隙，正如{{le|克萊因悖論|Klein paradox}}所言。<ref>James D. Bjorken and Sidney D. Drell, ''Relativistic Quantum Mechanics'', McGraw-Hill (New York:1964).</ref>[[理查德·費曼]]（Richard Feynman）指出了這效應。

然而，現實的計算已考慮到了核[[電荷]]分佈的有限延伸。約等於[[Ust|173]]（Unseptrium）的臨界的''Z''使得非離子原子所屬的元素可能僅限於等於或低於這個結果，因此，電子可能無法填至i軌域，因此i軌域有可能根本不存在。

=== k軌域 ===
k軌域是根據軌域命名規則照字母順序跳過「j」<ref name="Introduction"/><ref name="Quantum_Chemistry">{{Cite book
| first=Ira| last=Levine | year=2000
| title=Quantum Chemistry | url=https://archive.org/details/quantumchemistry00levi_0| edition=5 | pages=[https://archive.org/details/quantumchemistry00levi_0/page/144 144]–145
| publisher=Prentice Hall
| isbn=0-13-685512-1}}</ref>所得到的軌域名稱，因此當[[角量子數]]為7時，不會是'''j軌域'''，而是'''k軌域'''，由於[[i軌域]]可能不存在，因此，k軌域僅是原子軌域模型的理論值。

== 參見 ==
*{{AnyLink|s軌域}}
*{{AnyLink|p軌域}}
*{{AnyLink|d軌域}}
*{{AnyLink|f軌域}}
*[[原子軌域]]
*{{AnyLink|g區元素}}

== 參考文獻 ==
{{Reflist}}
*曾國輝《原子結構》建宏出版社 台北市 1999 ISBN 957-724-801-2

{{原子軌域}}

[[Category:原子物理学]]
[[Category:原子軌域]]
[[Category:軌域]]