¿Cómo funcionan las interacciones dipolo-dipolo temporal en mecánicos del quántum?

Question

El estándar de presentación temporal de las interacciones dipolo-dipolo (en la escuela secundaria, al menos) es clásica: la de los electrones en un átomo/molécula de orbitar alrededor de su núcleo/núcleos. Como un resultado directo de este movimiento orbital, en cualquier momento habrá una mayor densidad de carga en una región del átomo/molécula que en otro. Esto crea un dipolo temporal en el átomo/molécula y pueden conducir a interacciones con otros átomos/moléculas.

Sin embargo, cuando el modelo de átomos usando la mecánica cuántica, los electrones no tienen clásica órbitas'. Entonces, ¿cómo estas interacciones surgir? ¿Cómo podemos decir que habrá un dipolo si todos podemos calcular son las probabilidades de detección de un electrón en un punto determinado?

Answer 1

Considere dos átomos a cierta distancia $R$ unos de otros. El Hamiltoniano de este sistema es la suma de los Hamiltonianos de los dos átomos más los términos de interacción que involucran la interacción electrostática entre los electrones de un átomo con los electrones y el núcleo del otro átomo. A continuación, puede calcular cuál es el cambio en el estado fundamental de energía del sistema es debido a que el término de interacción.

A primer orden de teoría de perturbaciones, el desplazamiento es igual a cero, no es distinto de cero desplazar a un segundo orden. Esto significa que el efecto es debido a la interacción entre el cambio de la función de onda del sistema, que a su vez tiene un efecto sobre la energía. Esto le da la fuerza entre los átomos. Debido a la conservación de la energía, si la energía de los cambios como una función de la distancia, entonces la energía cinética de libre movimiento de los átomos también tendrán que cambiar. Aquí se supone que los dos átomo sistema permanecerá en la tierra instantáneo de los estados, que es aproximadamente correcto para velocidades bajas, esto se deduce del Teorema Adiabático.

Así, el total de energía de los átomos situada a una distancia $R$ a partir de cada uno de los otros puede ser interpretado como un potencial efectivo de la energía, la fuerza efectiva es entonces menos la derivada de la energía potencial.