f軌域
在化學與原子物理學中,f軌域(英語:)是一種原子軌域,其角量子數為3,其磁量子數可以為0、±1、±2、±3,且每個殼層裡中有七個f軌域,fz3、fxz2、fyz2、fxyz、fz(x2-y2)、fx(x2-3y2)、fy(3x2-y2),有三種形狀,且方向不同,每個可以容納2個電子,因此,f軌域共可以容納14個電子。
f軌域是錒系元素和鑭系元素的價軌域,較不常見,只從第6周期開始出現,由於能階交錯,第六週期s軌域填滿後就直接先填f軌域了。
命名
f軌域的 f 是指 fundamental ,其為「基系光譜」之意
結構
f軌域從主量子數n=4時開始出現,由於主量子數不能小於4,因此最小的f軌域是4f軌域,且不存在1f、2f和3f軌域。當角量子數=4時,對應於7個磁量子數:3、2、1、0、-1、-2、-3。每個殼層皆有7個f軌域,分別為fz3、fxz2、fyz2、fxyz、fz(x2-y2)、fx(x2-3y2)、fy(3x2-y2),有三種形狀,其中磁量子數m = ±1或±3時(fxz2、fyz2、fx(x2-3y2)、fy(3x2-y2))形狀相同但方向不同為豆子形;磁量子數m = ±2時(fxyz、fz(x2-y2))形狀相同但方向不同,為八啞鈴形;而磁量子數m = 0時,fz3軌域是七個f軌域中形狀較特別的一個,類似於d軌域的dz2,但多了一個環。
電子波
七個f軌域的角量子數ℓ皆為3。f軌域的三次諧波經常表示為:
的f軌道角部分的三次諧波為。在許多情況下,球狀諧波選擇不同的線性組合構建三次f軌域的基組。
與
fz3 | fxz2 | fyz2 | fxyz | fz(x2-y2) | fx(x2-3y2) | fy(3x2-y2) |
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f區元素
f區元素是指這些元素中具有最高能量的電子是填在f軌域上的,符合此性質的是元素週期表中的鑭系元素和錒系元素。這一區中同周期的元素之間的性質差別很小,這一點在鑭系各元素中表現得很明顯。
參考文獻
- 曾國輝《原子結構》建宏出版社 台北市 1999 ISBN 957-724-801-2
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