¿Qué significa que un par de electrones "pasa más tiempo" cerca de un átomo?

Question

En un libro que estoy leyendo, se dice

En el $\ce{HCl}$ molécula, el par de electrones compartido pasa más tiempo cerca del átomo de cloro. En la $\ce{HF}$ molécula, los electrones compartidos pasan más tiempo cerca del átomo de flúor.

¿Qué significa aquí "pasar más tiempo"? ¿Se ha validado experimentalmente? En caso afirmativo, ¿cómo?

Answer 1

Cuando se llega al nivel cuántico (mirando un electrón) las cosas ya no se comportan como normalmente pensamos. Para hacerlo de todos modos comprensible se inventaron esas expresiones como "pasar más tiempo". Los electrones no se describen tanto como un punto sino como una mancha (densidad de electrones). El cloro y el flúor tienen mayor electronegatividad que el hidrógeno. Por lo tanto, la densidad de electrones no se distribuye por igual entre los dos compañeros de enlace, sino que se dirige hacia el flúor/cloro. Para ilustrar esto, se puede decir que "el electrón pasa más tiempo en F/Cl".

Este pensamiento se estableció como teoría de orbitales moleculares (orbitales s, orbitales p, ...). Ha habido otros modelos antes, por ejemplo, puede que conozcas el modelo de cáscara (cáscara k, cáscara l, ...). Para las pruebas experimentales puede que quieras echar un vistazo a esto, pero sobre todo a las citas que hay en él: http://en.wikipedia.org/wiki/User:Chem507f10grp4/sandbox#Experimental_Evidence_Supporting_Molecular_Orbital_Theory Básicamente, el modelo de cáscara se encontró con una serie de propiedades que no calculó correctamente o con precisión. La teoría de los orbitales moleculares predijo muchas propiedades y llegó a valores bien calculados.

Answer 2

En cuanto a la pregunta: "¿Qué significa aquí "pasar más tiempo"?", desde un punto de vista teórico, ¿por qué explorar las aproximaciones que se basan en la ecuación de Schrödinger independiente del tiempo?

Tal vez, en cambio, esto podría verse como una aplicación de la versión no relativista de la ecuación de Schrödinger dependiente del tiempo para la función de onda en el espacio de posición de una sola partícula (un electrón compartido) sujeta a un potencial (de un campo eléctrico de los casos respectivos de los átomos de cloro y flúor).

Es posible (para los más expertos en este campo) que el producto sea una representación gráfica basada en la teoría de la posición esperada en el tiempo. Visualmente, ¿el par de electrones compartido pasa más tiempo cerca del átomo de cloro con el HCl? En el caso de la molécula de HF, ¿los electrones compartidos pasan más tiempo cerca del átomo de flúor?

Como ejemplo de una de las discusiones más legibles sobre la ecuación de Schrödinger dependiente del tiempo en una base de posición, completa con gráficos, véase, por ejemplo, esta fuente . Aquí hay un buen vídeo educativo que describe la naturaleza probabilística del reino cuántico aquí y también esto . Un vídeo relacionado se encuentra aquí .