Квантовая механика и атомная связь

В этом году я изучаю квантовую механику в средней школе, и у меня есть несколько сомнений. Я провел исследование на различных веб-сайтах, но мое понимание все еще нечеткое. Я понимаю, что когда я бью стену или сажусь на стул, я не прохожу сквозь нее из-за давления квантового вырождения. Я изучил принцип запрета Паули, но вот мой первый вопрос:

  1. Что такое давление квантового вырождения? Я читал ответы, в которых говорится: «Атомные орбитали сопротивляются сжатию» и тому подобное, но я не понимаю, почему.

  2. Если орбитали сопротивляются сжатию, почему образуются ковалентные связи?

Судя по изображению связи H2 в Википедии, кажется, что s-орбитали отдельных атомов превратились из круга (2-D) в эллипс. Как мы узнаем, когда это сжатие приводит к более низкому энергетическому состоянию, а когда нет? Если бы стена была сделана из атомов, у которых не было октета, и моя рука тоже сцепилась бы с дверью, когда я ее ударил?

Ответы (1)

Я думаю, что давление вырождения здесь напрямую не применяется. Это будет важно для нейтронных звезд. Все частицы, из которых состоит материя (электроны, протоны, нейтроны), имеют спин 1/2. Это означает, что они фермионы.

Волновая функция, содержащая всю информацию о системе, меняет знак при обмене двумя частицами. Поскольку частицы одного вида неразличимы, это означает, что две частицы не могут находиться в одном и том же квантовом состоянии (что-то вроде «пятна»). Это означает, что даже если вы что-то сожмете, нейтроны все равно не поместятся в одно пятно. Это даст вам нейтронную звезду, где давление вырождения работает против ее коллапса.

Тот факт, что вы не провалитесь сквозь стул, должен быть просто электромагнитным отталкиванием. Электронные оболочки различных атомов отталкиваются друг от друга. При ковалентной связи волновые функции обоих атомов перекрываются. Поскольку электроны неразличимы, это заставит их распространяться между двумя ядрами.

Если вы посмотрите на перекрывающиеся волновые функции, то в конце концов обнаружите, что существуют комбинации с большей и меньшей энергией. См. о и о * орбитали в ЧАС 2 . Оба электрона уйдут в о молекулярная орбиталь с меньшей энергией. Следовательно, он будет образовывать ковалентную связь. В ЧАС е 2 , есть еще два электрона, которые просто должны занять о * поскольку вокруг нет другой молекулярной орбитали. Так как это имеет слишком высокую энергию, это анти-связывание. Суммарная энергия в связи не меньше, чем у отдельных атомов, поэтому никакой связи не будет.

Ваша рука и стена вряд ли соединится как макроскопическая связь, поскольку они настолько велики. Но я мог представить, что отдельные атомы или молекулы связываются с какой-то стенкой.

Википедия говорит: «Именно давление квантового вырождения, а не электростатическое отталкивание, как предполагалось ранее, делает твердое вещество непроницаемым». Кроме того, поскольку s-оболочка сферическая, центр отрицательного и положительного заряда будет одним и тем же, скажем, у водорода, так почему же атомы должны отталкиваться, когда они сближаются? Я думаю, что получил ковалентную связь, спасибо.
Вот интересно, а есть ссылка? Сферическая форма применяется только в том случае, если там ничего нет (система сферическая). Как только вы введете еще один атом, он нарушит симметрию. Тогда атомы начнут иметь небольшой дипольный момент.
Строка 3: en.wikipedia.org/wiki/Electron_degeneracy_pressure Кроме того, когда вы говорите: «Как только вы введете еще один атом, он нарушит симметрию», связано ли это с мгновенными диполями (Ваан-дер-Ваальса)?
Я имею в виду, что гамильтониан ЧАС ^ больше не будет вращательно-симметричным с двумя атомами. Это нарушит симметрию волновых функций. Волновая функция больше не сосредоточена вокруг ядра, поэтому у вас есть электрический дипольный момент. Я думаю, что это, по сути, Ван-дер-Уоллс-Форс.
Хорошо. У нас в учебнике есть график, который, я думаю, представляет потенциал Леннарда-Джонса. Таким образом, для данного набора атомов может быть или не быть более низкое энергетическое состояние, которое включает орбитальное перекрытие (потенциальная яма, ковалентная связь), но как только вы подходите слишком близко, всегда возникает отталкивание из-за принципа запрета Паули? Это то, что я понял из en.wikipedia.org/wiki/Lennard-Jones_potential .
Чтобы добавить к моему предыдущему сообщению, яма также может быть самым низким энергетическим состоянием без связи, верно (как раз там, где сила Ван-дер-Ваальса минус давление вырождения максимальна)?
Квантовая механика и атомная связь
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v