查看“︁S軌域”︁的源代码

<!--{{DISPLAYTITLE:{{Lan|zh-hans=s轨道|zh-hant=s軌域}}}}-->
{{noteTA
|T=zh:s軌域; zh-hans:s轨道; zh-hant:s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:S1M0 S2M0 S3M0.png|250px|thumb|1s、2s、3s軌域的立體橫切模型]]
在[[化學]]與[[原子物理學]]中，'''s軌域'''（{{lang-en|s orbital}}）是一種[[原子軌域]]，其[[角量子數]]為0，[[磁量子數]]也為0，且每個[[電子殼層|殼層]]裡只有一個s軌域。

s軌域是最穩定的[[原子軌域|軌域]]，s軌道是圍繞[[原子核]]旋轉的[[電子軌道]]中最靠近[[原子核]]或內殼層的一層[[原子轨道|軌域]]，包含兩個電子，具有最低的[[能量]]，其[[電子]]出現[[密度]]的[[形狀]]是[[球狀對稱]]的，換句話說，s軌域是一個[[球形]]的軌域。

s軌域間可相互形成[[σ軌域]]，但無法形成[[π軌域]]。

7s軌域有相對論效應<ref>{{Cite journal|title=Ionization potentials and polarizabilities of superheavy elements from Db to Cn $(Z=105--112)$|url=https://link.aps.org/doi/10.1103/PhysRevA.93.032519|last=Dzuba|first=V. A.|date=2016-03-28|journal=Physical Review A|issue=3|doi=10.1103/PhysRevA.93.032519|volume=93|pages=032519}}</ref><ref>{{Cite journal|title=Influence of relativistic effects on hydration and hydrolysis of rutherfordium, dubnium and some 6th row element cations|url=https://www.infona.pl//resource/bwmeta1.element.baztech-article-PWA9-0002-0022|last=Bilewicz|first=A.|last2=Siekierski|first2=S.|date=1999|journal=Nukleonika|issue=Vol. 44, nr 4|pages=521–528|language=en|issn=0029-5922|access-date=2022-01-20|archive-date=2022-01-20|archive-url=https://web.archive.org/web/20220120161038/https://www.infona.pl//resource/bwmeta1.element.baztech-article-PWA9-0002-0022}}</ref>，而[[鑭系收縮]]則會導致6s後的s軌域之能量和大小降低。

== 命名 ==
s軌域的 s 是指 Sharp ，其為「銳系光譜」之意。

== 結構 ==
[[File:S states.jpg|200px|thumb|1s、2s、3s軌域的電子出現概率圖]]
[[File:S7M0.png|200px|thumb|7s軌域橫切模型，紅色和藍色中間空隙則為波節]]
1s軌域是球狀對稱，2s、3s軌域亦是球狀對稱，事實上，所有s軌域、每個[[能階]]、[[電子殼層|殼層]]上的s軌域都是球狀對稱的，因為s軌域只有一種[[形狀]]。

2s、3s軌域的電子出現[[概率函數]]為<math>4\pi r^2 \varphi^2_{2s}</math>與<math>4\pi r^2 \varphi^2_{3s}</math>，如圖可以看出s軌域的電子出現概率隨著與[[原子核]][[距離]]r的變動情形，以2s軌域為例，2s軌域再靠近[[原子核]]的地方有很高的[[電子]]出現[[概率]]，然後隨距離增加而減少，到了某個地帶時降至0，隨後隨著距離的增加又增加，然後到離原子核甚遠的地方又為0，這種電子出現概率為0的區域稱為波節或波節面，s軌域的波節呈球形的，且數目隨著[[主量子數]]的增加而增加，如：3s軌域有2個波節、4s軌域有3個波節。

因此當n增加時，電子分佈的範圍也越大，離[[原子核]]愈遠，換言之，s軌域的大小會隨著主量子數的增加而增加。

== 電子波 ==
'''s軌域'''只有一個徑向部分。
:<math>\psi_{n00}(\mathbf{r}) = R_{n0}(r) Y_0^0</math>
:<math>s = X_{00} = Y_0^0 = \frac{1}{\sqrt{4\pi}}</math>

{| class="wikitable"
|-
!
! n=1
! 2
! 3
! 4
! 5
! 6
! 7
|-
! R<sub>n0</sub>
| [[File:S1M0.png|100px]] || [[File:S2M0.png|100px]] || [[File:S3M0.png|100px]] || [[File:S4M0.png|100px]] || [[File:S5M0.png|100px]] || [[File:S6M0.png|100px]] || [[File:S7M0.png|100px]] 
|}

== 性質 ==
s軌域具有最低能量，因此電子會先填滿s軌域，因此幾乎所有元素的價殼層s軌域都是填滿的，除了s區元素之外，如[[鹼金屬]]的s軌域只半填滿。

另外，在過渡金屬中，失去s軌域電子後往往會比較穩定，因此s軌域的電子往往是會最先被丟掉的，例如鈷，原[[價電子]]組態為3d<sup>7</sup>4s<sup>2</sup>，失去s軌域電子後變成較穩定的Co<sup>2+</sup>。另外，銅也是如此，原[[價電子]]組態為3d<sup>10</sup>4s<sup>1</sup>，失去s軌域電子後形成Cu<sup>+</sup>，雖然Cu<sup>2+</sup>才是常見的銅離子，但從[[氧化還原電位]]來看，Cu<sup>2+</sup>的還原電位是0.342伏特，Cu<sup>+</sup>的是0.521<ref>Bard, A. J., Parsons, R., and Jordan, J. (1985). Standard Potentials in Aqueous Solutions (Marcel Dekker, New York).</ref>，結果是只失去s軌域的Cu<sup>+</sup>較多失去1個[[d軌域]][[電子]]的Cu<sup>2+</sup>穩定，實際上這還牽扯到[[d軌域]]是全填滿或半填滿。

== s區元素 ==
{{Main|s區元素}}
s區元素是指[[元素週期表]]中屬於[[1族元素|1族]]和[[2族元素|2族]]的元素，以及[[氦]]。這些元素其新增加的[[電子]]皆填入s軌域，故稱該區塊為s區。週期表的每個[[元素週期|週期]]都各有2個s區元素。

== 混成軌域 ==
s軌域可經[[混成軌域|混成]]形成能量簡併的新軌域，例如[[鈹]]原子，鈹原子在成鍵時一般採用sp雜化形式：處於[[基態]]的鈹原子（[[電子組態|電子排布式]]：1s<sup>2</sup>2s<sup>2</sup>）的一個2s電子激發至一個空的2p軌道上，成為激發態（電子排布式：1s<sup>2</sup>2s<sup>1</sup>2p<sup>1</sup>）。然後，一個2s軌道再和上述填充了一個電子的2p軌道進行sp雜化，形成兩個[[sp杂化]]軌道。<ref>{{cite book
 | author = 潘亚芬、张永士等
 | title = 《基础化学》
 | series = 21世纪高职高专规划教材·公共基础系列
 | pages = 145
 | date = 2005年7月1日
 | publisher = 清华大学出版社
 | location = 北京
 | ISBN = 81-88597-84-8
 | language = zh
 | url = http://books.google.com.hk/books?id=iywzs1GYt-AC&printsec=frontcover&hl=zh-cn#v=onepage&q&f=false
 | access-date = 2013年5月24日
 | archive-date = 2016年3月7日
 | archive-url = https://web.archive.org/web/20160307081826/https://books.google.com.hk/books?id=iywzs1GYt-AC&printsec=frontcover&hl=zh-CN#v=onepage&q&f=false
 | dead-url = no
 }}</ref>

除此之外，還可以形成[[sp2杂化|sp<sup>2</sup>混成軌域]]，甚至能進一步與d軌域發稱混成[[dsp2杂化|dsp<sup>2</sup>混成軌域]]。

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

== 參考文獻 ==
<references/>
*曾國輝《原子結構》建宏出版社 台北市 1999 ISBN 957-724-801-2
* {{cite book|last=Staab |first=Heinz A. |coauthors=Wstęp do teoretycznej chemii organicznej |publisher=Państwowe Wydawnictwo Naukowe PWN |location=Warszawa |year=1966 |pages=7–12|title=Wstęp do teoretycznej chemii organicznej }}
* {{cite book|last=Bursa |first=Stanisław |coauthors=Chemia fizyczna |chapter=Przykłady zastosowań równania Schrödingera; Widma cząsteczkowe; Fotochemia |publisher=Państwowe Wydawnictwo Naukowe PWN |location=Warszawa |year=1979 |pages=46–61 |isbn=8301001526}}
* {{cite book|last=Basiński |first=Antoni |last2=Bielański |first2=Adam |last3=Gumiński i inni |first3=Kazimierz |coauthors=Chemia fizyczna |edition=3 |pages=86–110 |publisher=Państwowe Wydawnictwo Naukowe |location=Warszawa |year=1966|title=Chemia fizyczna }}

{{原子軌域}}

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