Предположим, что атом водорода возбужден до состояние, которое занимает около 1000 кДж/моль.
Из-за электронного экранирования f-орбитали имеют тенденцию иметь более высокую энергию, чем d-орбитали, которые выше, чем p-орбитали, которые выше, чем s-орбитали. Но в атоме водорода только один электрон, поэтому 2s- и 2p-орбитали эквивалентны по энергии.
Так что нет никакой разницы в энергии с .
Теперь есть три разных симметричных p-орбитали, поэтому я думаю, что конечный результат все равно будет сферическим. Но будет ли радиус возбужденного атома водорода в целом больше, чем можно было бы ожидать?
Я не знаю, как сопоставить это с тем, насколько велик возбужденный атом водорода? который, кажется, в основном говорит об общих приближениях для очень сильно возбужденных состояний или о мелких деталях уравнения Шредингера, которые я действительно не понимаю.
Я также не знаю, относится ли это к молекулам. Эквивалентны ли 2р-орбитали и 2s-орбитали по энергии, когда атом водорода связан с другим атомом? Пи-связи, как правило, слабее, чем сигма-связи, но я не знаю, как будут работать две сигма-связи с одинаковой энергией.
Между уровнями 2s и 2p в водороде существует разница в энергии, которая существенна для самых разных приложений. Основной вклад называется расщеплением тонкой структуры . Если вы специально возбудите до состояния 2s, вы действительно все еще будете сферически симметричны. Волновые функции 2P немного напоминают гантели.