Когда водород из возбужденного состояния переходит обратно в основное состояние, в соответствии с правилами отбора испускается фотон (или серия фотонов).
Когда два свободных атома водорода в основном состоянии (и с той же четностью волновой функции) сближаются, атомные орбитали взаимодействуют и образуется молекулярная орбиталь и выделяется энергия. Энтальпия связи для является , который можно преобразовать примерно в на образованную связь и соответствует видимой/ближней УФ части электромагнитного спектра.
Я всегда считал, что эта энергия будет высвобождаться также в виде фотона (или серии фотонов), но так ли это на самом деле? Или это могло проявиться как увеличение кинетической энергии образовавшегося молекула? Можно ли вывести их из квантово-механических принципов?
Два изолированных атома водорода не могут образовать молекулы по той простой причине, что у них слишком много энергии. Любая система, образованная из двух атомов, будет иметь энергию, большую, чем энергия диссоциации поэтому никакое связанное состояние не будет сформировано.
Наблюдение говорит нам, что процесс должен произойти, потому что есть много вокруг. Это происходит, когда сталкиваются три атома водорода, и один из атомов водорода может унести достаточно энергии, чтобы оставить два других в связанном состоянии. Результирующий Молекула обычно формируется в возбужденном состоянии и может излучать один или несколько фотонов или может гаситься при столкновениях с другими атомами или молекулами водорода. Я предполагаю, что если частота столкновений достаточно высока для того, чтобы столкновения трех тел имели сколь-нибудь значительную частоту, тогда преобладающим механизмом будет тушение, и будет излучаться очень мало ЭМ.
Третье тело не обязательно должно быть атомом водорода. При наличии смеси газов любой атом или молекула может выступать в роли третьего тела и уносить лишнюю энергию.
Экспериментально показано, что образование H2 может происходить в присутствии свободных электронов:
поэтому в этом двухэтапном процессе испускается фотон, забирающий энергию. Обратите внимание, что это для низких плотностей. Процесс трех тел в ответе Джона доминирует с увеличением плотности, как обсуждается в ссылке.
Герт
Джон Ренни