2.5. Атом и молекула водорода в квантовой теории

1. Чему равна потенциальная энергия взаимодействия электрона с ядром в атоме водорода?

2. Стационарное уравнение Шредингера для электрона в водородоподобном атоме в системе СИ имеет вид . Поясните буквенные обозначения.

-оператор Лапласа, - волновая функция, m - масса микрочастицы, - постоянная Планка, E – полная энергия частицы, z – зарядовое число, е – заряд электрона,  - число Пи, r - расстояние электрона от ядра, ₀ - диэлектрическая постоянная.

3. Энергия электрона в водородоподобном атоме определяется соотношением . Выразить через эти обозначения энергию электрона в атоме водорода, находящегося на основном уровне.

4. Что понимают под энергией ионизации атома?

Под энергией ионизации атома понимают наименьшую энергию, необходимую для удаления электрона от свободного атома в его низшем энергетическом (основном) состоянии на бесконечность.

5. Волновая функция электрона в атоме водорода имеет вид Чему равны квантовые числа?

n = 1 l = 0 m = 0

6. Каков физический смысл квантового числа n?

Главное квантовое число определяет энергетические уровни электрона в атоме.

7. Каков физический смысл квантового числа ?

Орбитальное квантовое число определяет момент импульса электрона в атоме.

8. Каков физический смысл квантового числа m?

Магнитное квантовое число определяет проекцию момента импульса электрона на заданное направление.

9. Для электрона известны три квантовых числа n, ,m.Чему равна величина вектора орбитального момента импульса электрона?

10. Для электрона известны три квантовых числа n, ,m.Чему равна проекция вектора орбитального момента на направление z внешнего магнитного поля?

m

11. Проекция спина на направление внешнего магнитного поля определяется соотношением…

12. Какие частицы являются тождественными?

Частицы, имеющие одинаковые физические свойства - массу, электрический заряд, спин и другие внутренние характеристики (например, квантовые числа).

13. В чем заключается принцип неразличимости тождественных частиц?

Принцип неразличимости тождественных частиц заключается в невозможности экспериментально различить тождественные частицы.

14. Чему равно максимальное число электронов, находящихся в состояниях, определяемых главным квантовым числом?

2n².

15. Сформулируйте принцип Паули.

В любом атоме не может существовать более одного электрона с одинаковым набором квантовых чисел.

16. В чем суть правила отбора для магнитного квантового числа?

17. Чему равно максимальное число электронов, находящихся в состояниях ?

Максимальное число электронов = 2n² = 2*4 = 8

18. В чем суть правила отбора для орбитального квантового числа?

19. Если состояние электрона обозначаются символами 2s и 2р, то чему равны их главные и орбитальные квантовые числа?

20. Какие квантовые числа характеризуют размер и форму электронного облака?

Орбитальные квантовые числа характеризуют размер и форму электронного облака.

21. Электрон находится в состоянии, определяемом волновой функцией . Найти модуль вектора орбитального момента импульса этого электрона.

т.к. l=0, то L=0.

22. Электрон находится в состоянии, определяемом орбитальным квантовым числом Чему равен модуль вектора его орбитального момента?

23. Состояние электрона определяется волновой функцией .Чему равна величина вектора орбитального момента импульса электрона?

24. Состояние электрона определяется волновой функцией .Чему равна проекция вектора орбитального момента импульса электрона на направление внешнего магнитного поля?

25. Запишите возможные значения орбитального квантового числа l и магнитного квантового числа m_l для квантового числа n = 4.

L = 0, 1, 2, 3.

m = -3, -2, -1, 0, 1, 2, 3.

26. Определите, во сколько раз орбитальный момент импульса электрона L_i, находящегося в f – состоянии, больше, чем для электрона в p – состоянии.

p-состояние l=1, f-состояние l=3

27. Электрон в атоме находится в f - состоянии. Определите возможные значения проекции момента импульса L_iz орбитального движения электрона в атоме на направление внешнего магнитного поля.

l = 3 m = -3, -2, -1, 0, 1, 2, 3.

L = -3 , -2 , -1 , 0, , 2 , 3 .

28. Электронная конфигурация некоторого элемента . Определите, что это за элемент.

29. Запишите символически электронную конфигурацию атома неона в основном состоянии.

30. Электрон в атоме находится в d - состоянии. Определите возможные значения проекции момента импульса L_iz орбитального движения электрона в атоме на направление внешнего магнитного поля.

l = 2 m = -2, -1, 0, 1, 2.

L = -2 , -1 , 0, , 2 .

31. Чему равно значение орбитального квантового числа для электрона, находящегося в атоме в d – состоянии.

l = 2

32. Чему равны главное и орбитальное квантовые числа для электрона, находящегося в атоме в 3 р – состоянии?

n = 3, l = 1