g轨道
在化学与原子物理学中，g轨道（英语：g orbital）是一种原子轨道，其角量子数为4，其磁量子数可以为0、±1、±2、±3、±4，且每个壳层里中有9个g轨道，gz4、gxz3、gyz3、gxyz2、gz2(x2-y2)、gx3z、gy3z、gx4+y4、gxy(x2-y2)[1]，有三种形状，且方向不同，每个可以容纳2个电子，因此，g轨道共可以容纳18个电子。
由于目前尚未发现第八周期元素，因此在已知的元素中，g轨道只存在于激发态的原子中。
命名[编辑]
结构[编辑]
g轨道从主量子数n=5时开始出现，由于主量子数不能小于5，因此最小的g轨道是5g轨道，且不存在1g、2g、3g和4g轨道。当角量子数=5时，对应于9个磁量子数：4、3、2、1、0、-1、-2、-3、-4。每个壳层皆有9个g轨道，分别为gz4、gxz3、gyz3、gxyz2、gz2(x2-y2)、gx3z、gy3z、gx4+y4、gxy(x2-y2)，有三种形状，其中磁量子数m = ±1或±4时（gxz3、gyz3、gx4+y4、gxy(x2-y2)）形状相同但方向不同为八片豆子形；磁量子数m = ±2或±3时（gxyz2、gz2(x2-y2)、gx3z、gy3z）形状相同但方向不同为为十二叶哑铃形；而磁量子数m = 0时（gz4）的形状较特别，类似于dz2轨道，但中间的环的上下多了一个类似碗的形状，其开口朝向上下的哑铃形。
g区元素[编辑]
g区元素是指元素周期表中新增加的电子是填在g轨道上的元素。这一区的所有元素目前均尚未被发现。预测周期表中从第8周期开始的每个周期都各将有18个g区元素。
g之后的轨道[编辑]
g之后的轨道目前尚未观测到，但根据计算结果是有可能存在的。其命名则依字母顺序命名，除了不与s轨道和p轨道的s、p重复之外，另外还跳过j这个字母[2](由于某些语言不分i与j)，因此没有任何轨道会以“j轨道”来命名。
h轨道[编辑]
目前还没有发现h轨道 ，但根据现有理论，h轨道（英语：h orbital）是一种原子轨道，其角量子数为5，其磁量子数可以为0、±1、±2、±3、±4、±5，且每个壳层里中有11个h轨道，其形状可由薛定谔方程式来预测。
具有最高能量的电子是填在h轨道上的元素称为h区元素，位于第九周期之后，许多目前的物理模型都崩溃了或不适用，因此可能无法存在。
i轨道[编辑]
目前还没有发现i轨道 ，但根据现有理论，i轨道（英语：i orbital）是一种原子轨道，其角量子数为6，其磁量子数可以为0、±1、±2、±3、±4、±5、±6，且每个壳层里中有13个i轨道，其形状可由薛定谔方程式来预测。
i轨道从主量子数n=7时开始出现，由于主量子数不能小于7，因此最小的f轨道是7i轨道，但由于能级交错，会从第9周期或第10周期后才开始填入，根据Pyykkö模型，其原子序将超过173，当前考虑到核电荷分布之有限延伸的计算，结果约等于173（unseptrium），非离子原子所属的元素可能仅限于等于或低于这个结果[3]
玻尔模型在原子序达到137之后会有问题，因为在1s原子轨道中的电子的速度v计算如下：
- <math>v = Z \alpha c \approx \frac{Z c}{137.036}</math>
当中Z是原子序，α是描述电磁力强度的精细结构常数。[4]如此一来，任何原子序高于137的元素的1s轨道电子将会以高于光速c运行，物理上不可能。因此任何不建基于相对论的理论（如波尔模型）不足以处理这种计算。
半相对论的狄拉克方程式在原子序大于Uts时也会发生问题，因为基态能级为：
- <math>E=m_0 c^2 \sqrt{1-Z^2 \alpha^2}</math>
当中m0是电子的静质量。而当原子序大于137，狄拉克基态的波函数是震荡的，并且正能谱与负能谱之间没有间隙，正如克莱因悖论所言。[5]理查德·费曼（Richard Feynman）指出了这效应。
然而，现实的计算已考虑到了核电荷分布的有限延伸。约等于173（Unseptrium）的临界的Z使得非离子原子所属的元素可能仅限于等于或低于这个结果，因此，电子可能无法填至i轨道，因此i轨道有可能根本不存在。
k轨道[编辑]
k轨道是根据轨道命名规则照字母顺序跳过“j”[2][6]所得到的轨道名称，因此当角量子数为7时，不会是j轨道，而是k轨道，由于i轨道可能不存在，因此，k轨道仅是原子轨道模型的理论值。
参见[编辑]
参考文献[编辑]
- ↑ Chemical-Bonding-and-Organic-Chemistry. docstoc.com. [2013-05-26].
- ↑ 2.0 2.1 2.2 Griffiths, David. Introduction to Quantum Mechanics. Prentice Hall. 1995: 190–191. ISBN 0-13-124405-1.
- ↑ Walter Greiner and Stefan Schramm, Am. J. Phys. 76, 509 (2008), and references therein.
- ↑ See for example R. Eisberg and R. Resnick, Quantum Physics of Atoms, Molecules, Solids, Nuclei and Particles, Wiley (New York: 1985).
- ↑ James D. Bjorken and Sidney D. Drell, Relativistic Quantum Mechanics, McGraw-Hill (New York:1964).
- ↑ Levine, Ira. Quantum Chemistry 5. Prentice Hall. 2000: 144–145. ISBN 0-13-685512-1.
- 曾国辉《原子结构》建宏出版社 台北市 1999 ISBN 957-724-801-2
