Mientras derivamos la función de onda, ¿por qué no tenemos en cuenta la densidad de probabilidad del núcleo? Mi intuición dice que el núcleo también está compuesto de partículas subatómicas, por lo que también tendrá nubes de probabilidad como los electrones. ¿No lo hacemos por simplicidad del cálculo, o el núcleo está fijo o alguna otra propiedad del núcleo?
Respuestas
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Mozzy
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Sí, el núcleo está compuesto de partículas subatómicas que han nube de probabilidad. Los protones y los neutrones de llenado de los orbitales en el núcleo como los electrones en el átomo hacer. Lo que es más, cada protón o neutrón es un complejo de partículas de sí mismo y de los quarks en el interior tienen su propia nube de probabilidad. (Quarks son simples objetos que no tienen estructura interna en la medida de lo que sabemos.)
Uncertainity principio, se requiere que el núcleo como un todo, tiene algunos extensión espacial.
La parte fácil es que el "probabilístico en la nube" de un núcleo y constituyentes es mucho menor que el espacio electrones pretender ocupar. Eso es lo que hace que el punto de aproximación viable.
KR136
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Muy a menudo, de hecho, el núcleo se supone inmóvil. Se presume entonces que el movimiento de los núcleos y los electrones pueden ser tratados por separado. Esto se conoce como el Born-Oppenheimer aproximación. La razón es que la solución de las ecuaciones al mismo tiempo es muy difícil y no sería muy eficiente.
Tenga en cuenta que para el átomo de hidrógeno, esta aproximación no es necesario. En este caso de dos partículas de la función de onda describe el movimiento relativo y la posición de los electrones y el núcleo.
Joe Liversedge
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2134
El núcleo no tiene una nube de probabilidad. Como el ejemplo más sencillo, considerar el hidrógeno-1 átomo. La conservación del momento requiere que el centro de masa de los electrones y de protones permanecen fijos. Por lo tanto, tenemos
$$\Psi_p(\textbf{x}|=(\text{const.})\Psi_e(-\alpha\textbf{ x}),$$
donde $\Psi_p$ es la función de onda de los protones, $\Psi_e$ es la función de onda del electrón, y $\alpha$ es la proporción de las masas. Debido a $\alpha$ es grande, uno puede aproximarse a la de protones como se fija en un punto.
darkserith
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21
La respuesta es que los protones en el núcleo son partículas cuánticas y no tienen una posición bien definida, pero la incertidumbre no es un factor importante para determinar el potencial experimentado por los electrones en órbita, por lo que podemos tratarlos como un fuente fija de potencial. Eso también hace que los cálculos sean mucho, mucho más fáciles.
timeisnotreal
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11
Los núcleos son partículas cuánticas y tienen una función de onda y, por tanto, una densidad de probabilidad, también. Sin embargo, es difícil de calcular y visualizar, y a menudo no es necesario.
Para los electrones, por ejemplo, es posible observar un electrón de la densidad de un número de electrones del sistema o en los orbitales, que se corresponden las mejores soluciones posibles de aproximación de la plena muchos electrones problema con un independiente-partícula problema. Sin embargo, los electrones son todos el mismo, lo que hace que el problema sea más fácil.
En contraste, si desea visualizar los núcleos de una molécula, usted tiene un tiempo difícil. Un ejemplo donde fue hecho en realidad es este artículo. En el artículo, la central nuclear de probabilidad de densidad de moléculas que se obtienen mediante la aproximación de la función de onda nuclear como producto de oscilador armónico funciones en los modos normal y por la integración de más de todos, pero las coordenadas de un núcleo. Puede ver que la distribución espacial de la magnitud de la central nuclear de densidad de probabilidad es pequeña incluso para vibracionalmente estados excitados, por lo tanto es generalmente de muy poco interés.
Otro problema cuando se desea calcular una densidad de probabilidad es cómo tratar la invariancia con respecto a la traducción y la rotación de todo el sistema. Para los electrones en una molécula esto no es un problema si los núcleos se supone que se fija en el espacio, pero siempre se necesita alguna referencia, de lo contrario, la densidad es sólo una constante.
