Электронное облако

Электронное облако атома водорода

Электронное облако — модель состояния электрона в атоме.

Плотность участков облака пропорциональна вероятности нахождения там электрона. Электронное облако часто изображают в виде граничной поверхности (охватывающей примерно 90 % электронного облака).

Волновая функция

Поскольку движение электрона имеет волновой характер, квантовая механика описывает его движение в атоме при помощи волновой функции.

Математически она записывается равенством:

Невозможно разобрать выражение (SVG с запасным PNG (MathML можно включить с помощью плагина для браузера): Недопустимый ответ («Math extension cannot connect to Restbase.») от сервера «https://wikimedia.org/api/rest_v1/»:): {\displaystyle \phi = \phi (x, y, z),}

где Невозможно разобрать выражение (SVG с запасным PNG (MathML можно включить с помощью плагина для браузера): Недопустимый ответ («Math extension cannot connect to Restbase.») от сервера «https://wikimedia.org/api/rest_v1/»:): {\displaystyle x} , Невозможно разобрать выражение (SVG с запасным PNG (MathML можно включить с помощью плагина для браузера): Недопустимый ответ («Math extension cannot connect to Restbase.») от сервера «https://wikimedia.org/api/rest_v1/»:): {\displaystyle y} , Невозможно разобрать выражение (SVG с запасным PNG (MathML можно включить с помощью плагина для браузера): Недопустимый ответ («Math extension cannot connect to Restbase.») от сервера «https://wikimedia.org/api/rest_v1/»:): {\displaystyle z}  — координаты точки, Невозможно разобрать выражение (SVG с запасным PNG (MathML можно включить с помощью плагина для браузера): Недопустимый ответ («Math extension cannot connect to Restbase.») от сервера «https://wikimedia.org/api/rest_v1/»:): {\displaystyle \phi}  — значение волновой функции. Квадрат волновой функции характеризует вероятность нахождения электрона в данной точке атомного пространства.

Орбиталь

Что такое орбиталь // nscienceru

Орбиталь — область пространства в атоме, в которой наиболее вероятно пребывание электрона. Она имеет определенную форму и размер. Наиболее частые формы — это сферическая форма и форма гантели. Форма облака зависит от решения уравнения Шрёдингера, и в конечном счете определяется энергией электрона.

Уравнение Шрёдингера

Вычисление вероятности нахождения электрона в каком-то месте атома или молекулы определяется с помощью уравнения Шрёдингера.

Пусть волновая функция задана в N-мерном пространстве, тогда в каждой точке с координатами Невозможно разобрать выражение (SVG с запасным PNG (MathML можно включить с помощью плагина для браузера): Недопустимый ответ («Math extension cannot connect to Restbase.») от сервера «https://wikimedia.org/api/rest_v1/»:): {\displaystyle \vec{r}({x}_1, {x}_2, {x}_3,\ldots,{x}_n)} , в определенный момент времени t она будет иметь вид Невозможно разобрать выражение (SVG с запасным PNG (MathML можно включить с помощью плагина для браузера): Недопустимый ответ («Math extension cannot connect to Restbase.») от сервера «https://wikimedia.org/api/rest_v1/»:): {\displaystyle \ \Psi \left( \vec{r}, t \right) } . В таком случае уравнение Шрёдингера запишется в виде:

Невозможно разобрать выражение (SVG с запасным PNG (MathML можно включить с помощью плагина для браузера): Недопустимый ответ («Math extension cannot connect to Restbase.») от сервера «https://wikimedia.org/api/rest_v1/»:): {\displaystyle - {{\hbar}^2 \over 2 m} {\Delta} \Psi ( \vec{r} , t) + {E}_p ( \vec{r} ) \Psi ( \vec{r} , t ) = i \hbar {\partial \over \partial t} \Psi (\vec{r},t) , \qquad ( 1 ) }

где Невозможно разобрать выражение (SVG с запасным PNG (MathML можно включить с помощью плагина для браузера): Недопустимый ответ («Math extension cannot connect to Restbase.») от сервера «https://wikimedia.org/api/rest_v1/»:): {\displaystyle \hbar = {h \over 2 \pi} } , Невозможно разобрать выражение (SVG с запасным PNG (MathML можно включить с помощью плагина для браузера): Недопустимый ответ («Math extension cannot connect to Restbase.») от сервера «https://wikimedia.org/api/rest_v1/»:): {\displaystyle \! h }  — постоянная Планка; Невозможно разобрать выражение (SVG с запасным PNG (MathML можно включить с помощью плагина для браузера): Недопустимый ответ («Math extension cannot connect to Restbase.») от сервера «https://wikimedia.org/api/rest_v1/»:): {\displaystyle \! m}  — масса частицы, Невозможно разобрать выражение (SVG с запасным PNG (MathML можно включить с помощью плагина для браузера): Недопустимый ответ («Math extension cannot connect to Restbase.») от сервера «https://wikimedia.org/api/rest_v1/»:): {\displaystyle \! {E}_p ( \vec{r} ) }  — внешняя по отношению к частице потенциальная энергия в точке Невозможно разобрать выражение (SVG с запасным PNG (MathML можно включить с помощью плагина для браузера): Недопустимый ответ («Math extension cannot connect to Restbase.») от сервера «https://wikimedia.org/api/rest_v1/»:): {\displaystyle \vec{r}({x}_1, {x}_2, {x}_3,\ldots,{x}_n)} , Невозможно разобрать выражение (SVG с запасным PNG (MathML можно включить с помощью плагина для браузера): Недопустимый ответ («Math extension cannot connect to Restbase.») от сервера «https://wikimedia.org/api/rest_v1/»:): {\displaystyle \! \Delta }  — оператор Лапласа (или лапласиан), эквивалентен квадрату оператора набла и в n-мерной системе координат имеет вид:

Невозможно разобрать выражение (SVG с запасным PNG (MathML можно включить с помощью плагина для браузера): Недопустимый ответ («Math extension cannot connect to Restbase.») от сервера «https://wikimedia.org/api/rest_v1/»:): {\displaystyle \Delta \equiv {\nabla}^{\,2} \! = {{\partial}^2 \over \partial {x}_1^2} + {{\partial}^2 \over \partial {x}_2^2} + {{\partial}^2 \over \partial {x}_3^2} + \ldots + {{\partial}^2 \over \partial {x}_n^2}}

Волновая функция, являющаяся решением уравнения Шрёдингера, также называется орбиталью (альтернативное определение орбитали).

См.также

• Облако