Электронный ток в водородоподобных атомах и ионах

Простейшая из всех атомных систем — водородоподобный атом — состоит из ядра с зарядом +2е и одного электрона с зарядом —е. При 2 = 1 это атом Н, при 2 = 2 — ион Не"" и т. д. В водородоподобном атоме электрон движется в центрально-симметричном куло-новском поле ядра. Считая ядро неподвижным, всю энергию Е атома можно рассматривать как сумму кинетической энергии электрона Т и его потенциальной энергии 11 в поле ядра. [c.24]

Простейшей многоэлектронной частицей является атом Не, в котором имеется два электрона. Если удалить один электрон, то образующийся ион Не представляет собой одноэлектронную систему и, таким образом, представляет собой водородоподобную частицу. Согласно (3.6) энергия электрона [c.38]

Важную роль в квантовой теории атома играет теория простейших одноэлектронных атомных частиц (атом водорода и водородоподобные ионы Не+, Ь1 +, Ве +...), состоящих из ядра с зарядом +26 и электрона с зарядом — е . Обычно она называется теорией атома водорода. [c.51]

ВОДОРОДНЫЙ ЛЕКТРОД, см. Электроды сравнения. ВОДОРОДОПОДОБНЫЕ АТОМЫ 1) ионы легких элементов, состоящие, подобно атому водорода, из ядра и одного электрона-. К ним относятся Не" , Ве [c.406]

Водородоподобная система (атом водорода или любой одноэлектронный ион) является единственной химической системой, для которой известно точное аналитическое квантовомеханическое решение. Проблемы, связанные с многоэлектронными атомами и молекулами, приходится решать другими методами. Наиболее очевидный из них заключается в прямом решении уравнения Шредингера численными способами. Многие исследователи посвятили массу времени и усилий для развития этого подхода. Однако проблема оказывается очень сложной. Хотя с помощью электронно-вычислительных машин удалось получить результаты для сравнительно простых систем, в большинстве работ, посвященных системам, которые представляют интерес для химии, используются приближенные методы. Наиболее распространенные методы, используемые в квантовой химии, основаны на применении либо вариационного принципа, либо теории возмущений. [c.102]

Поле центральных сил — кулоновского типа оно включает притяжение электронов к центральному положительно заряженному ядру, и эти силы гораздо больше всех остальных, как и должно быть, чтобы атом был стабильным. Прототипом в этой части проблемы является атом водорода или водородоподобный ион, а поэтому решение уравнения Шредингера для атома водорода дает схему одноэлектронных орбит, которые могут заполняться электронами поочередно в соответствии с принципом заполнения и принципом Паули [32, 46, 152]. [c.218]

Уравнение Шредингера является основой всей квантовой механики. Однако решение этого уравнения связано с некоторыми трудностями. Как видно, уравнение Шредингера представляет собой дифференциальное уравнение второго порядка. Его решение, т. е. нахождение такой функции г)), которая в данном случае описывает движение электрона в атоме (молекуле), возможно только в простейших случаях. Примером таких простейших систем является атом водорода (один электрон движется в поле одного протона), водородоподобные ионы (He" " и т. п.) и ион (электрон движется в поле двух протонов). В остальных случаях, вследствие необходимости учета взаимодействия всех частиц системы, уравнение Шредингера принимает настолько сложный вид, что его решение невозможно даже с помощью современной мощной вычислительной техники. Поэтому в квантовомеханических расчетах, как правило, прибегают к различным упрощениям, в результате чего получают уравнения, математическое решение которых уже возможно. Таким образом, создаются приближенные квантовомеханические теории строения атомов и молекул. Характер этих теорий и границы их применения зависят от характера допущенных упрощений. [c.79]

В работе [13] описаны результаты расчетов в случае водородоподобных ионов в приближении Кулона—Борна—Оппенгеймера. Результаты расчетов для иона Не" (z = 2) хорошо согласуются с экспериментами. Комбинирование экспериментальных кривых для z—1 (атом Н) и z=2 (ион Не ) с теоретической кривой для z=50 позволяет проводить интерполяцию для других ионов с различными значениями z, потенциалами ионизации и эквивалентным числом электронов. Таким образом, при больших Z и небольшом количестве электронов (п мало) теоретические сечения ионизации должны быть совершенно точными даже вблизи порога [13]. [c.63]

С точки зрения теории Бора, орбита электрона испытывает под влиянием внешнего поля возмущение. Теория в первую очередь распространяется на водород и водородоподобные ионы. Атом, состоящий из ядра и одного электрона, вращающегося вокруг него по эллиптической орбите, в среднем по времени аналогичен диполю. Если внешнее поле напряженности Е направлено по оси Ог, то потенциальная энергия электрона в этом поле в каждый данный момент равна [c.375]

Рассмотрим простейший случай молекулы, в которой изучаемый атом или ион имеет структуру благородного газа и не относится к переходным элементам с дефектами в строении электронных оболочек. В этом случае система, образующаяся в процессе рентгеновского поглощения, состоящая из вырванного из К-оболочки электрона и взаимодействующего с ним ядра атома, окруженного устойчивой электронной оболочкой, мончет приближенно рассматриваться как водородоподобный атом и относительно просто поддается расчету. Для проверки выводов теории можно воспользоваться экспериментальными данными, относящимися к К-краям поглощения благородных газов, которые в настоящий момент достаточно хорошо изучены. [c.129]

Квантовомеханическая теория атома и молекулы сводится к нахождению удовлетворяющих уравнению Шрёдингера волновых функций гр и значений энергий Е. Рассмотрим решение уравнения Шрёдингера для электрона в потенциальном поле ядра. Примерами такой системы являются атом водорода и водородоподобные атомы, т. е. одноэлектронные ионы с зарядом ге ядра. [c.14]

Атом водорода —простейший из всех, которые изучает химия. Решение уравнения Шредингера для него позволило определить стационарные состояния атома, рассчитать его спектр и распределение электронного заряда внутри атома и обьяснить на основе этого его химическое поведение. Обобщение получеггных выводов в сочетании с некоторыми добавочными принципами позволило понять физическую сущность периодического закона и объяснить химические свойства элементов. Поэтому знакомство с химическими системами начинаем с атома водорода и водородоподобных атомов (одноэлектронных атомов с зарядом ядра 4-Ze). Примером водородоподобных систем служат ионы Не , Li +, Ве - и т. д. [c.16]

Один из привлекательных аспектов вычислительной химии заключается в том, что с вычислениями можно проделывать даже то, что совершенно немыслимо при экспериментальных исследованиях. Например, можно провести вычисления в борн-оппенгеймеровском приближении для иона Н и найти его электронную энергию как функцию межъядерного расстояния Rab, причем эти расчеты можно выполнить и при нулевом межъядерном расстоянии. Такого, разумеется, никогда нельзя проделать экспериментально невозможно провести подобный расчет и с полным гамильтонианом, поскольку при сильном сближении ядер энергия принимает положительные значения и устремляется к бесконечности. Если бы два ядра, каждое с единичным положительным зарядом, слились воедино, то в результате образовался бы точечный заряд величиной в две единицы. Другими словами, с вычислительной точки зрения при этом образовалось бы ядро гелия. Задача о системе с ядром гелия и единственным электроном, Не+, представляет собой задачу о водородоподобном атоме, точное решение которой известно. Если же ядра молекулярного иона водорода удаляются на бесконечно большое расстояние, то мы получаем атом водорода и ион водорода. В этом случае электронные энергетические уровни системы должны совпадать с уровнями атома водорода. Проводя вычисления на всех промежуточных расстояниях, можно получить набор кривм для энергетических уровней, показанный на рис. 9.2. Два описанных выше предельных случая называются пределом объединенного атома и пределом изолированных атомов. По бокам рисунка указаны значения квантовых чисел для предельных энергетических уровней. [c.196]

Смысл ф-функции. Функцию о]), входящую в уравнение Шредишера (31) и соответственно в уравнение (32), мояшо истолковать следующим образом = ItIjI Zi (см. стр. 107) определяет вероятность того, что электрон может находиться в окрестности атома в элементе объема dv. Эту вероятность можно представить как функцию расстояния электрона от ядра или как функцию направления в пространстве. Последний случай показан на рис. 24 для различных состояний, характеризующихся указанными значениями квантовых чисел. Крйвые, приведенные на рис. 24, имеют следующий смысл если центр любой из этих кривых соединить прямой с с какой-либо точкой на соответствующей кривой, то длина отрезка этой] прямой будет мерой вероятности присутствия электрона в направлении этой прямой. Эти фигуры относятся как к атому водорода, так и к водородоподобным ионам, т. е. ко всем атомам, которые настолько глубоко ионизированы, что, подобно атому водорода, имеют только один связанный электрон. Кривые, представленные на рисунке, передают распределение вероятности в плоскости рисунка. Пространственное распределение вероятности получится, если вращать кривые вокруг оси симметрии z, лежащей в плоскости рисунка. Таким образом, атом водорода во всех стационарных состояниях обладает вращательной симметрией. Во всех состояниях с Z = О он имеет даже шаровую симметрию независимо от главного квантового числа п. Тот факт, что при различных значениях I и т получается различное распределение вероятности [c.110]

Уравнения (IV, 10 и IV, 11) описывают спектр лишь приближенно для водородоподобных ионов и некоторых атомов. На самом деле движение электрона вокруг ядра происходит не по кругу, как это мы принимали в расчет, а по более сложным орбитам. Для характеристики электронных орбит необходимо уже не одно квантовое число (п), а совокупность четырех квантовых чисел. Большое число возможнь1х энергетических состояний значительно усложняет спектры излучения атомов, которые характеризуются большим числом спектральных линий и на первый взгляд спектральные линии кажутся хаотически расположенными. На самом деле каждая спектральная линия в спектре излучения является результатом вполне закономерного изменения энергии движения электрона. Так как эйергия движения каждого электрона вполне определенная и соответствует только данному атому, то набор спектральных линий в спектре излучения характеризует качественно излучающие атомы. По спект- [c.37]