Неужели электрон атома можно найти где угодно в пространстве?

Простые изображения, изображающие формы орбит, предназначены для описания угловых форм областей в пространстве, где с большой вероятностью могут находиться электроны, занимающие орбитали. Однако диаграммы не могут показать всю область, где может быть обнаружен электрон, поскольку, согласно квантовой механике, существует ненулевая вероятность найти электрон в любом месте пространства . Вместо этого диаграммы являются приблизительными представлениями граничных или контурных поверхностей, где плотность вероятности | ψ(r, θ, φ) |2 имеет постоянное значение, выбранное таким образом, чтобы существовала определенная вероятность (например, 90%) нахождения электрона внутри контура. Хотя | ψ |2, так как квадрат модуля везде неотрицательный, знак волновой функции ψ(r, θ, φ) часто указывается в каждой подобласти орбитальной картины.
введите описание изображения здесь
[Сечение рассчитанной орбитали атома водорода (ψ(r, θ, φ)2) для 6s (n = 6, ℓ = 0, m = 0) орбитали.]

У меня тут вопрос, если электроны можно найти где угодно в пространстве с ненулевой вероятностью, можем ли мы дать определенную границу для атома? т.е. можем ли мы определить радиус атома?

Мой сэр сказал мне, что радиус атома около 10 − 10 м (от Икс -лучевые эксперименты), но так как мы можем иметь ненулевую вероятность найти электрон даже за пределами 10 − 10 м, как мы можем сказать конкретный радиус атома?

Этот вопрос старый; однако чтение en.wikipedia.org/wiki/Extended_periodic_table предполагает максимальный диапазон, основанный на скорости света.

Ответы (1)

Вы совершенно правы в том, что атомы не имеют точного размера. При определении размера атомов мы склонны использовать либо длины связей, если атомы реакционноспособны, либо межатомные потенциалы для нереакционноспособных атомов.

Например, возьмите атомы аргона, которые не вступают в реакцию. Сила между двумя атомами аргона хорошо описывается лондоновской дисперсионной силой , которая в случае аргона выглядит так:

Аргон

Обычно мы получаем минимум энергии (в данном случае около 380pm), затем сильное отталкивание ядра, т.е. энергия резко возрастает, когда вы толкаете атомы мимо минимума. Мы можем принять это как меру размера атома.

Когда атомы реагируют, мы можем ориентироваться на расстояние между молекулами. Например, расстояние от O до O в O 2 молекула составляет 121 мкм, что дает нам радиус атома кислорода чуть более 60 мкм.

Однако мы получим разные значения атомных радиусов в зависимости от того, как именно мы его определяем. Например, углерод образует одинарные, двойные и тройные связи CC, и все они имеют разную длину, что дает нам разные радиусы для атома углерода. Это означает, что цифры размеров атомов являются ориентиром, а не точным значением.

В Википедии есть список размеров атомов , в котором показаны разные значения радиусов, полученные с использованием разных мер.

Спасибо за ответ, сэр. Если мы сможем определить радиус атома либо по длине связи, либо по межатомному потенциалу, не будет ли это означать, что мы косвенно говорим, что существует нулевая вероятность найти электрон за пределами этого конкретного указанного значения радиуса. Это означает, что мы нарушаем требование квантовой механики о ненулевой вероятности. Если я где-то ошибаюсь, извините меня.
Нет, мы просто говорим, что вы можете определить эффективный размер для несколько размытого объекта.
Я согласен с вами, сэр, что мы просто определяем эффективный размер атома. Квантовая механика говорит, что «существует ненулевая вероятность найти электрон в любом месте пространства (я имел в виду на любом расстоянии от ядер)». Орбиты, о которых мы говорим, описывают область, где есть 90% шансов найти электрон, поэтому, когда мы удаляемся все дальше и дальше от ядер, процент должен снижаться до 0 (нет шансов найти электрон). Итак, не нужно ли переопределить утверждение как «существует ненулевая вероятность найти электрон на конечном расстоянии от ядер»
@VINAY: я не уверен, о чем ты спрашиваешь. Если вы возьмете, например, 1s-орбиталь водорода, вероятность найти электрон на расстоянии между р и р + г р из ядра:
4 р 2 а 0 3 е − 2 р / а 0 д р
@JohnRennie: этот вопрос беспокоил меня. Скажем, последний электрон элемента переходит в подоболочку объявления. Как определить радиус такого атома?
@ShankRam: радиусы переходных металлов определяются так же, как и любые другие атомные радиусы, с использованием методов, которые я описываю в своем ответе. Почему тот факт, что самый внешний электрон находится в г орбитальный имеет значение?
@JohnRennie, поскольку s-орбиталь сферически симметрична относительно ядра, можно определить радиус. Но для d-орбитали как определить радиус? Это максимальное расстояние, на котором этот электрон имеет минимальную энергию?
@ShankRam: вас ввели в заблуждение изображения орбиталей. Один электрон существует в суперпозиции всех 5 г орбиталей, а атом в целом сферически симметричен. В любом случае вклад в плотность заряда от одного самого внешнего электрона пренебрежимо мал по сравнению с плотностью заряда от всех заполненных орбиталей.
Неужели электрон атома можно найти где угодно в пространстве?
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v