d-轨域也称d-轨道、d轨道。在化学与原子物理学中,d-轨道是一种原子轨道,其
角量子数为2,磁量子数可以为0、±1、±2,且每个壳层里有五个d轨道,共可容下10个电子。
d轨道从主量子数n=3开始出现,最小的d轨道是3d轨道,也就是说1d、2d轨道不存在,当角量子数为2时,其轨道为d轨道,主量子数不可小于三,对应于五个磁量子数2、1、0、-1、-2,在3d轨道中,有五个能量相同的3d轨道,同样的,主量子数为4以上时也有五个4d轨道,因此,每个壳层都有五个d轨道。在存在的五个d轨道中,有四个形状相同,但方向不同。4d、5d、6d轨道可视为性质与3d轨道相似,只是大小比较大,其与p轨道类似,也有“正负性”,这些“正负性”变化在原子轨道彼此形成化学键时非常重要。
d轨道一样有波节面,类似于p轨道的形式,但d轨道中间的部分较特别,是一个环状结构像外的波,但电子出现概率和s轨道相反,例如4d轨道的中间部分:在靠近原子核之处电子出现概率几乎是0,然后开始增加,出现一个较高电子出现概率的环状区域,但继续向外看之后,随即降为0,接着又增加,出现一个更大的较高电子出现概率的环状区域,然后在距离原子核甚远的地方又为0,而上下的双哑铃形的结构则与p轨道相同。
d轨道有
能级交错现象。例如,3d的能量似乎应该低于4s,而实际上E3d>E4s。按能量最低原理,电子在进入核外电子层时,不是排完3p就排3d,而是先排4s,排完4s才排3d。
d轨道在半填满和全填满时较稳定,因此,许多过渡金属倾向于失去d轨道的电子直到其成为半填满为止,如铁,原价电子组态为3d4s,失去s轨道后还会再放出1个d轨道电子,使其成为Fe,组态为:3d,此时d轨道半填满,因此Fe较稳定,这也是为何Fe离子倾向于变成Fe离子的原因。
d区元素是指这些元素中具有最高能量的电子是填在d轨道上的,是
元素周期表中的副族元素,即第3至第12族元素。这些元素有时也被称作过渡金属。在周期表中,过渡金属的价轨道是d轨道,除了内过渡金属,另外,除了前三周期之外,大部分的非金属的价壳层之d轨道是填满的。