Elektroni inawezaje kuzunguka kiini kwa kasi kubwa?

Swali

Elektroni haizunguki kwenye kiini. unafikiria mfano wa Bohr wa atomi, ambayo ilithibitishwa kuwa haitoshi zaidi ya 100 miaka iliyopita. Swali hili na mengine kama hayo yanaendelea kujitokeza. Nadhani ni wakati wa kuanza kusoma kidogo juu ya molekuli ili sote tujifunze jinsi inavyofanya kazi.

Elektroni ina sifa zote mbili kama chembe (kama wazo kwamba inaweza kuzunguka kiini), na mali zinazofanana na wimbi. Katika atomi, huonyesha sifa zake kama wimbi katika viwango vya nishati ya atomi. Kwa hivyo, badala ya chembe inayozunguka kiini, mlinganisho bora wa jinsi elektroni iko katika atomi ni kufikiria wimbi la kusimama la pande tatu. (harmonics ya spherical). "Wavelengths" fulani tu zitafanya kazi ili kuunda hali imara. Mawimbi mengine yote (Nishati) atajiangamiza mwenyewe.

inaweza kuwa rahisi kufikiria wimbi la kusimama kwa mstari (kama kwenye kamba ya gitaa).

Njia rahisi zaidi ya mtetemo (n=1) ni pale ambapo kamba nzima hutetemeka huku na huko pamoja. Hii pia ni hali ya nishati ya chini ya vibrational ya kamba. hakuna n=0 hali ya mtetemo.

Hali inayofuata ya juu zaidi ya nishati ya mtetemo (n=2) ina kamba inayotetemeka juu mwisho mmoja lakini chini mwisho mwingine (awamu ya ncha mbili ni kinyume kila mmoja). Hali hii ina nukta moja kwenye kamba ambapo kamba haitetemeki inayoitwa nodi.

Kila hali ya juu mfululizo (n=3,4,5...) ina nodi moja ya ziada kwa hivyo idadi ya nodi daima ni n-1. Hii hufanya masafa ya mtetemo kuwa juu kila hatua juu katika thamani ya n na pia nishati ya mtetemo. Mchoro ufuatao umeibiwa kutoka kwa Wikipedia Chembe kwenye sanduku – Wikipedia. Inaonyesha wazo la chembe (A) dhidi ya wazo la wimbi (B hadi F) ya mfumo wa mtetemo wa mwelekeo mmoja. wazo la majimbo tofauti ya nishati ni wazi ikiwa utaangalia B,C,D (n=1,2,3, mtawaliwa). Ni wazi, kutazama uhuishaji kwamba hali ni thabiti katika urefu huo mahususi. ukitazama uhuishaji wa E na F, unaweza kuona kuwa mfumo ni wa machafuko na sio thabiti kwani urefu wa wimbi sio sawa kwa mfumo fulani.. urefu wa mawimbi ambao sio thabiti utajighairi haraka, kuacha tu vibrations imara.

Katika vipimo viwili, kama umewahi kusikia ngoma za chuma, mfumo huo wa nodi hutumika kutengeneza maelezo yote unayosikia kutoka kwenye uso mmoja wa chuma. kila noti ni nishati tofauti ya mtetemo yenye idadi tofauti ya nodi. mchezaji husisimua hali fulani ya mtetemo (noti ya muziki) kwa kugonga uso kwa upeo wa mtetemo huo (sio kwenye nodi).

Katika vipimo vitatu, wazo moja hutokea. Kwa kuongeza idadi ya nodi zinazoongezeka na n, idadi ya aina ya nodes pia huongezeka. Tunahitaji kutambulisha nambari mpya za quantum ili kuweka lebo kwenye majimbo haya. ya kwanza ni l (l = 0,... n-1), ambayo ni rahisi kufikiria kama idadi ya nodi ambazo ni asili ya angular (wanaenda kwa sifuri kwa pembe fulani) na ml (-hapa kuna lebo za kitamaduni za tabia mbali mbali za mwili,..0,..+hapa kuna lebo za kitamaduni za tabia mbali mbali za mwili), ambayo huweka alama za mwelekeo wa nodi.

Kwa hivyo, kwa n=1, hakuna nodi inayowezekana kwa hivyo l = 0 na ml = 0

Kwa n=2, kuna nodi moja inayowezekana na inaweza kuwa ya angular (l=1) au ya duara (l=0). hali inayowakilishwa na l=0 ina mwelekeo mmoja tu kwani ni ya duara (s orbital) lakini hali iliyo na l=1 ina ml = -1,0,+1, maana yake ina mielekeo mitatu tofauti (px, py, pz). Kumbuka kwamba maadili ya ml hutumiwa katika nafasi ngumu na hailingani na nafasi ya cartesian x,Y,ni mlinganyo halali wa kihisabati ikiwa. Hapa kuna kielelezo kingine cha uelewano wa pande tatu za spherical, tunatumia kufikiria obiti za kielektroniki katika atomi.

Picha: https://sw.wikipedia.org/wiki/Spherical_harmonics

Safu ya juu ni s orbital. l=0

Inayofuata ni seti ya obiti tatu za p. l = 1

Ya tatu ni seti ya 5 d obiti l=2

Safu ya chini ni seti ya 7 f obiti l=3.

Nishati ya kila safu imepungua (maana sawa na kila mmoja). Kwa hivyo ikiwa tuna elektroni katika s oribital, itakuwa tofauti (chini) kuliko ikiwa katika obiti ya p ya kiwango sawa cha n.

Hebu wazia rangi tofauti jinsi unavyoona mitetemo yenye mwelekeo mmoja hapo juu ikitetemeka juu au chini.. Rangi mbili zinawakilisha awamu ya orbital (Mara nyingi sisi hutumia a + au – ishara kumaanisha awamu ya obiti, sio malipo).

Kuna mengi ya kuongelea hapa kuhusu orbital lakini jambo la msingi ni kwamba HAKUNA HAKUNA kati ya hizi elektroni zinazoonyesha kuzunguka kiini.. Zinaonyesha kuwa elektroni zipo kama mawimbi ya 3D yaliyosimama kuzunguka kiini. Hiyo ni dhana tofauti kabisa.


Mikopo: Michael Mombourquette

 

Acha jibu