Главная Обратная связь

Дисциплины:






Основное состояние атома водорода



Основное состояние атома водорода — состояние с минимальной полной энергией — определяется главным квантовым числом n = 1. Из условия квантования ( ) следует, что в основном состоянии атома водорода орбитальное квантовое число может иметь единственное значение = 0; его магнитное квантовое число также равно нулю: m = 0. Тогда из соотношения ( ) следует, что в основном состоянии атома водорода мо­дуль момента импульса электрона равен нулю. В этом случае движение электрона можно представить как колебания относи­тельно ядра по прямой, проходящей через ядро. Состояния с кван­товым числом =0 называются S-состояниями.

В S-состоянии момент импульса электрона равен нулю, S-оболочка сферически симметрична, т. е. электрон может быть обнаружен с равной вероятностью в любой точке простран­ства на расстоянии r от ядра. Никаких боровских плоских кру­говых орбит в атоме водорода в действительности нет. Решение уравнения Шредингера для основного S-состояния атома водо­рода, обозначаемого символом 1S, дает распределение плотности вероятности p = 4 R2 2 нахождения электрона в зависимости от расстояния до ядра, представленное на рисунке 9.2. Как видно из рисунка, электрон в основном состоянии атома водорода может быть обнаружен на различных расстояниях от ядра. С наиболь­шей вероятностью его можно обнаружить на расстоянии, равном радиусу первой боровской орбиты. Атом водорода в 1S-состоянии можно представить в виде сферы, в центре которой нахо­дится атомное ядро, окруженное сферически симметричным электронным облаком с максимальной плотностью на расстоя­нии г1 = а от ядра.

Рис. 9.2 Возбужденные состояния атома водорода. При взаимодействии с ато­мами или другими частицами, при поглощении фотона атом водорода может перейти из основного ста­ционарного состояния в одно из возбужденных состояний. Рассмот­рим особенности этих состояний. В первом возбужденном энерге­тическом состоянии, т. е. в состоянии с главным квантовым числом n = 2, атом водорода, согласно, об­ладает полной энергией:

Значению главного квантового числа n = 2 ( ) соответствуют два возможных значения орбитального квантового числа = 0 и =1. Следовательно, при одном и том же зна­чении главного квантового числа n = 2 электрон может нахо­диться либо в S-состоянии ( =0), либо в состоянии с орбиталь­ным квантовым числом, равным единице, называемом P-состоя­нием ( =1).

В первом возбужденном S-состоянии — в 2S-состоянии — распределение электронного облака сферически симметрично, как и в основном 1S-состоянии. Однако зависимость плотности вероят­ности нахождения электрона от расстояния до ядра имеет иной вид (см. рис. 9.2). Наиболее вероятное расстояние электрона от ядра оказывается примерно в 5 раз больше радиуса первой боровской орбиты. Кроме того, этот график имеет не один, а два мак­симума. В сечении распределения плотности электронных обла­ков 1S- и 2S -состояний имеют вид, приведенный на рисунке 9.3, а, б.



 

 





sdamzavas.net - 2019 год. Все права принадлежат их авторам! В случае нарушение авторского права, обращайтесь по форме обратной связи...