¿Cómo se puede describir el movimiento de electrones alrededor del átomo de hidrógeno?

Question

Recuerdo que desde introductorio de la Mecánica Cuántica, que el átomo de hidrógeno es uno de los sistemas que podemos resolver sin demasiado ( vergonzoso ) aproximaciones.

Después de una serie de postulados, QM logra dar derecho números acerca de los niveles de energía, la cual es muy buena noticia.

Nos hemos librado de la órbita de electrones que se deben seguir en un modo clásico ( Rutherford-Bohr ), y tenemos orbitales, que son la distribución de probabilidad de encontrar el electrón en el espacio.

Así que esta pequeña partícula cargada no emite radiación, a pesar de su "movimiento acelerado" ( Larmor ), que es precisamente lo que sucede en el mundo real.

Sé que ciertas "cuestiones clásicas" no tienen sentido en el ámbito de la QM, pero sin dar las respuestas que la gente hace las mismas preguntas una y otra vez.

• Si el electrón no sigue un clásico de la órbita, ¿qué tipo de alternativa "movimiento" podemos imaginar?
• Es lógico que mientras el electrón alrededor del núcleo tiene que moverse en una u otra forma?
• Es correcto para describir el movimiento de electrones como de estar en diferentes lugares alrededor del núcleo en diferentes instantes, de una manera al azar?

Answer 1

El problema es que estás pensando en el electrón como una partícula. Preguntas como "¿qué órbita hace que siga" sólo tienen sentido si el electrón es una partícula que podemos seguir.

Pero el electrón no es una partícula, y no es una ola. Nuestro actual mejor descripción es la que es una de excitación en un campo cuántico (filósofos pueden argumentar acerca de lo que esto realmente significa; el resto de nosotros tenemos que seguir con la vida). Un electrón puede interactuar con su entorno en formas que hacen que se vea como una partícula (por ejemplo, un punto en una placa fotográfica) o en formas que hacen que se vea como una ola (por ejemplo, el doble ranuras de experimento), pero es la interacción que se partícula o como onda, no la de los electrones.

Si nos atenemos a la ecuación de Schrödinger, que da una buena descripción del átomo de hidrógeno, entonces esto nos da una función de onda que describe el electrón. El estado tiene un momento cero, de modo que los electrones no se mueven en cualquier sentido clásico. Estados excitados tienen un no-cero, el momento angular, pero no debes pensar en esto como un punto como objeto de girar alrededor del átomo. El momento angular es una propiedad de la función de onda como un todo y no se concentra en ningún lugar en particular.

Answer 2

Usted podría ser ayudado por leer detenidamente el artículo de la wikipedia sobre el átomo de hidrógeno, en particular de las figuras.

El electrón se describe en el orbital no sólo tiene una energía específica, sino también el impulso y momentum angular, a pesar de que es sólo a los operadores de energía, momento angular de espín y la que dan los valores de n, l y m.

Entonces, ¿qué es el azar no es el electrón en sí, sino la probabilidad de encontrar cuando tratamos de medir de alguna manera . Se está moviendo con 1/137 de la velocidad de la luz según el artículo enlazado.

Si el electrón no sigue un clásico de la órbita, ¿qué tipo de alternativa "movimiento" podemos imaginar?

como se indica en las imágenes de los orbitales. un rápido movimiento de la partícula se verá como una nube de todos modos, incluso si es posible, de estilo clásico.

Es lógico que mientras el electrón alrededor del núcleo tiene que moverse en una u otra forma?

Sí, no vamos a pin, creo que el principio de incertidumbre, organizada por una solución a la ecuación de Schrödinger.

Es correcto para describir el movimiento de electrones como de estar en diferentes lugares alrededor del núcleo en diferentes instantes, de una manera al azar?

No, no es aleatorio. Es organizado por las probabilidades de que el orbital pasa a ser en.

Answer 3

Es lógico que mientras el electrón alrededor del núcleo tiene que moverse en una u otra forma?

Que probablemente depende de qué es exactamente lo que llamamos movimiento, pero yo recomiendo un excelente libro Y sin Embargo Se Mueve por Mark P. Silverman, y el capítulo #3 en particular. Si se reemplaza un electrón (que es una partícula estable, que es una partícula sin edad y el historial individual) en un simple átomo con un muón negativo (que decae rápidamente, su vida está a unos 2 microsegundos en su marco del resto) sería de esperar que mide toda la vida (en el átomo o de laboratorio marco del resto) será mayor si el muón se mueve en relativista de velocidades debido a la dilatación del tiempo, exactamente como los experimentos confirman.

Answer 4

Creo que de un electrón como de la no-punto de partículas. En un átomo de hidrógeno se "unta" alrededor de protones. Su total impulso es igual a cero, no es ni mover (en total), ni la aceleración de – por lo tanto, en un límite clásico que no emite radiación.

Si un electrón en un átomo es una "nube" en lugar de un punto, que es en diferentes puntos al mismo tiempo. Eso significa que hay un no-cero distribución de la densidad de electrones" unta alrededor de protones.

Un electrón no es un "movimiento" como un todo, pero se puede decir que "las partes de la nube" se están moviendo, ya que llevar a cero el impulso resultante en total de momento angular. Esto es una consecuencia del hecho de que la integración de la electrónica de impulso de la densidad de más de volumen limitado en el espacio es distinto de cero.