Dado que el término de repulsión mutua entre los electrones que orbitan el mismo núcleo no conmuta con el operador de momento angular de ninguno de los electrones (sino sólo con su suma), asumiría que los electrones no tienen realmente un momento angular bien definido (es decir, no ocupan un $\left|lm\right>$ estado). Supongo que la función de onda real está dominada por un estado de este tipo en comparación con otros, por lo que es aproximadamente pura, pero ¿hay realmente un punto en la enumeración de los electrones de acuerdo con sus momentos, como las subcáscaras s, p, d, f y así sucesivamente?
Respuestas
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No es frecuente que dmckee y yo discrepemos (sobre todo porque suele tener razón :-) pero en este caso diferimos. O al menos diferimos si he entendido bien lo que me preguntas.
En un átomo de hidrógeno, las funciones de onda 1s, 2s, etc. son (sujetas a varias aproximaciones) buenas descripciones del electrón individual y tienen momentos angulares bien definidos. En los átomos multielectrónicos es conveniente pensar que los electrones pueblan sucesivos niveles 1s, 2s, etc., pero esto es sólo un modelo conceptual y no una representación exacta. Tienes razón en que, aunque hay un momento angular bien definido para todo el átomo, no se puede definir el momento angular de los electrones individuales.
En los viejos tiempos (tal vez todavía se hace) calculábamos la estructura atómica utilizando un método Hartree-Fock con funciones de onda de electrones individuales como base, y como señala dmckee, los átomos tienen líneas espectrales que a menudo se pueden considerar aproximadamente como la excitación de un electrón específico entre las funciones de onda de electrones individuales. Sin embargo, lo que realmente estás haciendo es etiquetar todo el átomo como un $l,m$ estado y no un electrón individual.
Daniel Huckstep
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2017
El problema de tu pregunta es realmente un problema, pero es un problema pequeño si lo comparas con un problema de interacción bastante fuerte entre estos electrones que no puede ser tratado cuasiclásicamente como una interacción de dos partículas en estados cuánticos definidos. Si asumes (como la gente suele hacer) que el átomo con muchos electrones puede ser tratado en la aproximación de un solo electrón (consideramos explícitamente que podemos escoger un electrón y describir su estado, y no el estado de todo el sistema), que es una aproximación muy grosera, entonces no es un gran problema pensar que este electrón tiene un momento angular definido.
aceinthehole
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1460
Chico. Creo que el profesor de mi laboratorio de espectroscopia graduado 1 sería diferente.
Quiero decir que se puede medir el fino y división hiperfina de una variedad de átomos in situ y concuerda muy bien con los cálculos basados en la suposición de que son números cuánticos buenos. Creo que podemos concluir que cualquier mezcla está en un nivel muy pequeño.
1 Un viejo emérito que sólo enseñó un par de laboratorios avanzados y que parecía pasárselo en grande haciéndolo.
