idż do fizyka statystyczna.
1. Promieniowanie termiczne. Katastrofa w nadfiolecie.

2. Teoria Bohra układów wodoropodobnych.Doświadczenie Francka-Hertza.

3. Zjawisko fotoelektryczne. Wytwarzanie promieniowania rentgenowskiego.

4. Zjawisko Comptona.

5. Oddziaływanie promieniowania elektromagnetycznego z materią.

6. Fale de Broglie'a (własności, omówienie doświadczeń).

7. Postulaty fizyczne mechaniki kwantowej. Równanie Kleina - Gordona.

8. Mechanika falowa Schrödingera (operatory, postulaty).

9. Skok potencjału. Bariera potencjału. Zjawisko tunelowania.

10. Stany związane - nieskończona studnia potencjału.

11. Funkcje własne operatora pędu. Zasada nieoznaczoności.

12. Operator momentu pędu.

13. Równanie Schrödingera dla atomu wodoru; liczby kwantowe. Widma metali alkalicznych.

14. Orbitalny magnetyczny moment dipolowy. Precesja Larmora.

15. Oddziaływanie spin-orbita; sprzężenie L-S, j-j

16. Efekt Zeemana. Efekt Starka.

17. Konfiguracje elektronów w atomie. Reguły Hunda.

18. Liniowe widmo rentgenowskie. Prawo Moseley'a. Szerokość linii widmowej.

19. Atomy wieloelektronowe (helopodobne). Układ okresowy pierwiastków.

20. Molekuły dwuatomowe. Wiązania cząsteczkowe. Hybrydyzacja.

Notatki do wykładu z FIZYKI KWANTOWEJ.
Opracowali: J. Ropka, B. Wróbel.
Konsultacje: J. Wolny

19. Atomy wieloelektronowe (helopodobne). Układ okresowy pierwiastków.

Atomy z dwoma elektronami ( helopodobne )

Jeżeli zaniedbamy oddziaływanie między elektronami to :

dla stanu podstawowego (n=1, Z=2) mamy :

z eksperymentu         EHe = -78.98 eV

Można wprowadzić poprawkę na ekranowanie

Szukamy funkcji falowych :

- elektrony są identyczne i nierozróżnialne co możemy zapisać poprzez :


znak "+" daje funkcję symetryczną

znak "-" daje funkcję antysymetryczną,

wprowadzamy spin i spinowe funkcje falowe

Z zakazu Pauliego wynika, że całkowita funkcja falowa układu elektronów musi być antysymetryczna. Obowiązuje to dla wszystkich fermionów (cząstek o spinie ½). Możliwe są więc dwa przypadki:

1)

2)

Funkcja antysymetryczna dla cząstek w tych samych stanach kwantowych jest równa zeru.

Dla helu :

  • całkowita energia może być pogrupowana na poziomy z S = 0 i S = 1

  • konfiguracja 1s2 występuje tylko dla S = 0 a nie występuje dla S = 1, bo antysyme-tryczna część orbitalna funkcji falowej zanika:


  • stany s mają mniejszą energię niż p (a te z kolei niż d), bo ekranowanie jąder jest mniejsze dla stanów s niż dla pozostałych,

  • stany z S = 1 mają niższą energię niż z S = 0 . Elektrony rzadziej przebywają w pobliżu siebie dla S = 1 (mniejsza jest dodatnia energia odpychania wzajemnego elektronów)

  • dozwolone przejście to


przejście jest dozwolone

przejście jest zabronione

Stan 1s2s może być osiągnięty poprzez zderzenie atomów.

Stan 1s2s jest stanem metastabilnym, gdyż trudno jest przejść atomowi do stanu niższego 1s2.

  • prawdopodobieństwo przejścia między S = 0 a S = 1 jest niezmiernie małe (wymagane jest oddziaływanie magnetyczne, które jest dużo słabsze niż oddziaływanie elektryczne)

  • mamy zatem dla atomów helopodobnych dwa typy atomów :
    parahel (S = 0) i ortohel (S = 1)

Atomy wieloelektronowe

Hybrydyzacja: jeżeli stany s i p mają w przybliżeniu takie same energie, dobrymi funkcjami falowymi są również kombinacje liniowe stanów s i p.

Rys. Funkcje falowe s, px, py, pz.


Rys. Hybrydyzacja sp


Rys. Hybrydyzacja sp2 i sp3

Wodór i metale alkaliczne - łatwo tracą elektron, który rozpoczyna nową powłokę, np.:

11Na = 1s2 2s2 2p6 3s1

Chlorowce - chętnie przyłączają elektron, który brakuje im do zamknięcia powłoki, np.:

17Cl = 1s2 2s2 2p6 3s2 3p5

Pierwiastki grup przejściowych tj.: 3d, 4d, 5d, 4f, i 5f mają nie zapełnione powłoki wewnętrzne d i f. Elektrony tych nie zapełnionych powłok odpowiedzialne są za właściwości magnetyczne tych pierwiastków.


góra