Γενική Χημεία

Από Βικιεπιστήμιο

Εισαγωγή[επεξεργασία]

Χημεία, μみゅーιいおたαあるふぁ επιστήμη έρευνας κかっぱαあるふぁιいおた εφαρμογών[επεξεργασία]

Ηいーた Χημεία κかっぱαあるふぁιいおた τたうοおみくろん Φυσικό Περιβάλλον[επεξεργασία]

Λεπτοδομή της ύλης[επεξεργασία]

Φάσματα κかっぱαあるふぁιいおた αρχή Κβαντικής Θεωρίας[επεξεργασία]

Θεωρία Rutherford[επεξεργασία]

Δυαδική φύση τたうοおみくろんυうぷしろん φωτός[επεξεργασία]

Επί πολλούς αιώνες τたうοおみくろん φως κかっぱαあるふぁιいおた ηいーた ικανοποιητική επιστημονική εξήγηση της φύσης τたうοおみくろんυうぷしろん αποτέλεσε μέγα αίνιγμα κかっぱαあるふぁιいおた πεδίο διαμάχης ανάμεσα στους επιστήμονες. Κατά τたうοおみくろんνにゅー 17οおみくろん αιώνα, ηいーた διαμάχη κορυφώθηκε ανάμεσα στις σχολές τたうωおめがνにゅー αυθεντιών της εποχής, τたうοおみくろんυうぷしろん Ισαάκ Νεύτων κかっぱαあるふぁιいおた τたうοおみくろんυうぷしろん Κρίστιαν Χόυχενς. Είναι ροή υλικών σωματιδίων ή κύμα = ενέργεια; Διαδίδεται ευθύγραμμα, ανακλάται, διαθλάται, μεταδίδει ορμή σしぐまεいぷしろん σώματα πάνω σしぐまτたうαあるふぁ οποία προσκρούει, σしぐまαあるふぁνにゅー υλικό σώμα κかっぱαあるふぁιいおた ταυτόχρονα, δίνει φαινόμενα περίθλασης κかっぱαあるふぁιいおた συμβολής, σしぐまαあるふぁνにゅー κύμα.
Τたうοおみくろん ορατό φως αποτελεί ένα μικρό τμήμα τたうοおみくろんυうぷしろん ηλεκτρομαγνητικού φάσματος, πぱいοおみくろんυうぷしろん περιλαμβάνει επίσης (αλλά όχι μόνο) τις ακτίνες Χかい, τたうηいーたνにゅー υπέρυθρη κかっぱαあるふぁιいおた τたうηいーたνにゅー υπεριώδη ακτινοβολία.
Ηいーた ταχύτητα τたうοおみくろんυうぷしろん φωτός σしぐまτたうοおみくろん κενό είναι σταθερή (), ανεξάρτητη από τたうηいーた συχνότητά τたうοおみくろんυうぷしろん (v) ή τたうοおみくろん μήκος κύματός τたうοおみくろんυうぷしろん (λらむだ).

Από τたうαあるふぁ τελευταία χρόνια τたうοおみくろんυうぷしろん 19οおみくろんυうぷしろん αιώνα παρατηρήθηκε τたうοおみくろん «φωτοηλεκτρικό φαινόμενο», δηλαδή τたうοおみくろん φαινόμενο νにゅーαあるふぁ αποσπούνται ηλεκτρόνια από μέταλλα όταν πέφτει πάνω σしぐま' αυτά φως μみゅーεいぷしろん επαρκή συχνότητα, άρα κかっぱαあるふぁιいおた ενέργεια, ηいーた οποία όμως εξαρτάται κかっぱαあるふぁιいおた από τたうηいーたνにゅー ένταση της φωτεινής ακτινοβολίας.

Τたうοおみくろん 1905 οおみくろん Άλμπερτ Αϊνστάιν επέκτεινε τたうηいーたνにゅー υπόθεση τたうοおみくろんυうぷしろん Μみゅーαあるふぁξくしー Πぱいλらむだαあるふぁνにゅーκかっぱ θεωρώντας τたうηいーたνにゅー ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία «κβαντισμένη», δηλαδή αποτελούμενη από διακριτά τμήματα πぱいοおみくろんυうぷしろん λέγονται «κβάντα». Σしぐまτたうαあるふぁ κβάντα φωτός έδωσε τたうοおみくろん όνομα «φωτόνια». Διατύπωσε λοιπόν τたうηいーたνにゅー παρακάτω σχέση:

όπου:

Εいぷしろん: ενέργεια φωτονίου.
«Σταθερά τたうοおみくろんυうぷしろん Planck».
v : συχνότητα ηλεκτρομαγνητικής ενέργειας.

Ηいーた σχέση αυτή προς τιμή κかっぱαあるふぁιいおた τたうωおめがνにゅー δでるたυうぷしろんοおみくろん ερευνητών ονομάστηκε «σχέση Planck - Einstein». Ηいーた ερμηνεία τたうοおみくろんυうぷしろん φωτοηλεκτρικού φαινομένου μみゅーεいぷしろん αυτήν είναι απλή: Ηいーた κινητική ενέργεια κάθε αποσπούμενου ηλεκτρονίου δίνεται από τたうηいーたνにゅー ακόλουθη σχέση:

όπου:

«Σταθερά τたうοおみくろんυうぷしろん Planck».
v : συχνότητα ηλεκτρομαγνητικής ενέργειας.
Αあるふぁ : σταθερά πぱいοおみくろんυうぷしろん εξαρτάται από χαρακτηριστικά της μεταλλικής επιφάνειας.
μάζα ηρεμίας ηλεκτρονίου.
υうぷしろん : ταχύτητα ηλεκτρονίου.

Γがんまιいおたαあるふぁ ένα σωματίδιο μみゅーεいぷしろん μάζα m0 ηいーた ορμή (p) δίνεται από τたうηいーたνにゅー ακόλουθη σχέση:

όπου:

p: ηいーた ορμή.
E: ηいーた κινητική ενέργεια.
m0: μάζα ηρεμίας τたうοおみくろんυうぷしろん σωματιδίου.
Ηいーた ταχύτητα τたうοおみくろんυうぷしろん φωτός σしぐまτたうοおみくろん κενό.

Γがんまιいおたαあるふぁ ένα φωτόνιο, γがんまιいおたαあるふぁ τたうοおみくろん οποίο θεωρείται ότι m0 = 0, ηいーた παραπάνω σχέση γίνεται:

όπου:

p: ηいーた ορμή.
E: ηいーた κινητική ενέργεια.
Ηいーた ταχύτητα τたうοおみくろんυうぷしろん φωτός σしぐまτたうοおみくろん κενό.
«Σταθερά τたうοおみくろんυうぷしろん Planck».
v : συχνότητα ηλεκτρομαγνητικής ενέργειας.
λらむだ : μήκος κύματος ηλεκτρομαγνητικής ενέργειας.

Ηいーた παραπάνω σχέση είναι γνωστή ως «σχέση υλοκυμάτων τたうοおみくろんυうぷしろん de Broglie». Μみゅーεいぷしろん αυτήν διατυπώνονται ότι υπάρχει δυαδική (υλική κかっぱαあるふぁιいおた ενεργειακή) φύση κかっぱαあるふぁιいおた σしぐまτたうηいーたνにゅー ύλη κかっぱαあるふぁιいおた σしぐまτたうαあるふぁ ηλεκτρομαγνητικά κύματα.

Πρότυπο Bohr[επεξεργασία]

Κυματική φύση τたうοおみくろんυうぷしろん ηλεκτρονίου[επεξεργασία]

Ατομικά Τροχιακά[επεξεργασία]

Ηいーた εξίσωση Schrödinger[επεξεργασία]

Ηいーた Κλασσική Μηχανική της Φυσικής βασίζεται σしぐまεいぷしろん ορισμούς όπως πぱい.χかい.: «Δύναμη ονομάζεται οおみくろん ρυθμός μεταβολής της ορμής», ή μαθηματικά:

όπου:

: ηいーた δύναμη.
: ηいーた ορμή.
t: οおみくろん χρόνος.

Είναι ένα αξίωμα πぱいοおみくろんυうぷしろん γενικά ισχύει σしぐまτたうαあるふぁ υλικά σώμτα τたうοおみくろんυうぷしろん μακρόκοσμου, αλλά δでるたεいぷしろんνにゅー μπορεί νにゅーαあるふぁ χρησιμοποιηθεί μみゅーεいぷしろん ικανοποιητική ακρίβεια σしぐまτたうαあるふぁ υλοκύματα τたうοおみくろんυうぷしろん μικροκόσμου. Βασικό κριτήριο εφαρμογής ή μみゅーηいーた είναι ηいーた συμφωνία, προσέγγιση ή διαφωνία μみゅーεいぷしろん τたうαあるふぁ πειραματικά δεδομένα. Γがんまιいおたαあるふぁ τたうηいーたνにゅー εξέταση τたうοおみくろんυうぷしろん μικρόκοσμου θしーたαあるふぁ μπορούσαμε νにゅーαあるふぁ εφαρμόσουμε δでるたυうぷしろんοおみくろん μεθόδους;

1. Νにゅーαあるふぁ δοκιμάσουμε τたうηいーたνにゅー αξιοπιστία διαφόρων αξιωμάτων από τたうηいーたνにゅー αρχή, μέχρι νにゅーαあるふぁ βρούμε κάποιο πぱいοおみくろんυうぷしろん νにゅーαあるふぁ προσεγγίζει τたうαあるふぁ πειραματικά δεδομένα.
2. Νにゅーαあるふぁ τροποποιήσουμε τたうαあるふぁ αξιώματα της Κλασσικής Φυσικής στις συνθήκες τたうωおめがνにゅー υλοκυμάτων, μέχρι νにゅーαあるふぁ βρούμε κάποιο πぱいοおみくろんυうぷしろん νにゅーαあるふぁ προσεγγίζει τたうαあるふぁ πειραματικά δεδομένα.

Οおみくろん δεύτερος τρόπος φαίνεται πぱいιいおたοおみくろん απλός κかっぱαあるふぁιいおた επομένως θしーたαあるふぁ τたうοおみくろんνにゅー ακολουθήσουμε παρακάτω. Σしぐまεいぷしろん πρώτη φάση αναζητούμε τたうαあるふぁ βασικά χαρακτηριστικά πぱいοおみくろんυうぷしろん χρειαζόμαστε γがんまιいおたαあるふぁ τたうηいーたνにゅー εξίσωσή μας: Πρώτα αあるふぁπぱい' όλα χρειαζόμαστε μみゅーιいおたαあるふぁ κυματική εξίσωση, όπως αυτή πぱいοおみくろんυうぷしろん περιγράφει τις ταλαντώσεις της χορδής ενός βιολιού. Αλλά δでるたεいぷしろんνにゅー μας ενδιαφέρει προς στιγμήν οおみくろん παράγοντας χρόνος, αλλά περισσότερα τたうαあるふぁ επιτρεπτά ενεργειακά επίπεδα σしぐまτたうαあるふぁ διάφορα άτομα, ιόντα ή μόρια. Σしぐま' αυτήν τたうηいーた φάση δηλαδή δでるたεいぷしろん χρειαζόμαστε παραγώγους ως προς τたうοおみくろん χρόνο. Περιμένουμε πάντωςνα δούμε τたうαあるふぁ αναμενόμενα από τたうηいーたνにゅー Κλασσική Φυσική: κινητική ενέργεια τたうωおめがνにゅー σωματιδίων κかっぱαあるふぁιいおた τたうηいーたνにゅー έκφραση τたうωおめがνにゅー έλξεων κかっぱαあるふぁιいおた τたうωおめがνにゅー απώσεων, ηλεκτροστατικών κかっぱαあるふぁιいおた μαγνητικών, σしぐまτたうηいーた μορφή της δυναμικής ενέργειας τたうωおめがνにゅー σωματιδίων. Τέλος περιμένουμε τたうηいーたνにゅー ανάμιξη της σχέσης de Broglie (βべーたλらむだ. παραπάνω). Ας αρχίσουμε λοιπόν νにゅーαあるふぁ γράφουμε μみゅーιいおたαあるふぁ τέτοια κυματική εξίσωση, περιορίζοντάς τたうηいーたνにゅー, γがんまιいおたαあるふぁ αρχική απλούστευση σしぐまεいぷしろん μみゅーιいおたαあるふぁ διάσταση, μόνο σしぐまτたうοおみくろんνにゅー άξονα x:

όπου:

: τたうοおみくろん πλάτος της ταλάντωσης.
x: τたうοおみくろん μήκος της οριζόντιας διάδοσης τたうοおみくろんυうぷしろん κύματος.
A: τたうοおみくろん μέγιστο πλάτος της ταλάντωσης, όταν .
  • Σημειώστε ότι σしぐまτたうηいーたνにゅー παραπάνω σχέση υποθέσαμε ότι ηいーた αρχή (σημείο 0) τたうοおみくろんυうぷしろん άξονα x συμπίπτει μみゅーεいぷしろん έναν από τους κόμβους της ταλάντωσης, δηλαδή ότι: .

Τώρα παραγωγίζουμε δでるたυうぷしろんοおみくろん φορές κατά μέλη τたうηいーたνにゅー παραπάνω εξίσωση, οπότε παίρνουμε:

Ηいーた εξίσωση αυτή έχει απειρες λύσεις, γιατί δでるたεいぷしろん θέτει κανέναν απολύτως περιορισμό γがんまιいおたαあるふぁ τたうοおみくろん Αあるふぁ. Επίσης, ούτε τたうοおみくろん λらむだ περιορίζεται, εκτός από τたうηいーたνにゅー τιμή 0, πぱいοおみくろんυうぷしろん έτσι κかっぱιいおた αλλιώς δでるたεいぷしろんνにゅー έχει φυσικό περιεχόμενο. Ωστόσο μみゅーιいおたαあるふぁ γενική λύση της παραπάνω εξίσωσης (δοκιμάστε τたうηいーたνにゅー αあるふぁνにゅー αμφιβάλετ) είναι ηいーた ακόλουθη:

όπου:

φふぁい: γωνία φάσης.

Μπορούμε νにゅーαあるふぁ περιορίσουμε τたうηいーたνにゅー απροσδιοριστία πぱいοおみくろんυうぷしろん προκύπτει, θέτοντας πάλι: , οπότε ηいーた παραπάνω σχέση γίνεται:

.

Έτσι ξανακαταλήγουμε όμως σしぐまτたうηいーたνにゅー αρχική:

Ακόμη, μπορούμε νにゅーαあるふぁ μειώσουμε κかっぱιいおた άλλο τις δυνατές λύσεις, θεωρώντας αξιωματικά ότι σしぐまεいぷしろん ένα σημείο, έστω , είναι: . Σしぐまτたうηいーたνにゅー περίπτωση αυτή παίρνουμε:

.

όπου:

n: ακέραιος αριθμός.

Ξεκινώντας δηλαδή από μみゅーιいおたαあるふぁ εξίσωση γがんまιいおたαあるふぁ ένα απλό κύμα, μみゅーεいぷしろん πρότυπο τたうηいーた χορδή ενός βιολιού, φτάσαμε ήδη σしぐまτたうηいーたνにゅー πρώτη κβάνγτωση κかっぱαあるふぁιいおた σしぐまτたうοおみくろんνにゅー κύριο κβαντικό αριθμό n. Ηいーた μετατροπή της παραπάνω σχέσης γがんまιいおたαあるふぁ τたうαあるふぁ υλοκύματα είναι απλή: Πρώτα αあるふぁπぱい' όλα αντικαθιστούμε τたうοおみくろん y μみゅーεいぷしろん τたうοおみくろん ψぷさい. Έπειτα χρησιμοποιούμε τたうηいーた σχέση de Broglie γがんまιいおたαあるふぁ νにゅーαあるふぁ αντικαταστήσουμε τたうοおみくろん μήκος κύματος (λらむだ) μみゅーεいぷしろん τたうηいーたνにゅー ορμή τたうοおみくろんυうぷしろん υλοκύματος σしぐまτたうοおみくろんνにゅー άξονα x (px). Έτσι παίρνουμε τたうηいーたνにゅー κυματοσυνάρτηση:

.

Όμως ηいーた παραπάνω εξίσωση δでるたεいぷしろんνにゅー είναι έτοιμο, αφού δでるたεいぷしろんνにゅー περιγράφει τたうηいーたνにゅー επίδραση καμιάς δύναμης σしぐまτたうοおみくろん υλόκυμα. Περιγράφει απλά ένα υλοσωμάτιο πぱいοおみくろんυうぷしろん κινείται ελεύθερα σしぐまεいぷしろん μみゅーιいおたαあるふぁ ευθεία γραμμή. Οおみくろん μόνος τρόπος γがんまιいおたαあるふぁ νにゅーαあるふぁ εισάγουμε τたうηいーた δύναμη χωρίς νにゅーαあるふぁ χρησιμοποιήσουμε τたうοおみくろん χρόνο είναι ως παράγωγο της δυναμικής ενέργειας πぱいοおみくろんυうぷしろん προκύπτει από τたうηいーたνにゅー επίδρασή της. Ηいーた ορμή τたうοおみくろんυうぷしろん σωματιδίου συνδέεται μみゅーεいぷしろん τたうηいーたνにゅー κινητική ενέργεια (T) νにゅーεいぷしろん τたうηいーたνにゅー ακόλουθη σχέση:

.

όπου:

m: ηいーた μάζα τたうοおみくろんυうぷしろん σωματιδίου.

Αλλά ηいーた Τたう είναι ηいーた διαφορά της δυναμικής ενέργειας [V(x)], από τたうηいーたνにゅー ολική ενέργεια (Εいぷしろん). Άρα:

Αντικαθιστώντας τώρα τたうοおみくろん px σしぐまτたうηいーたνにゅー κυματοσυνάρτηση από τたうηいーたνにゅー παραπάνω, παίρνουμε:

Επεκτείνοντας τώρα τたうηいーたνにゅー παραπάνω εξίσωση στις 3 διαστάσεις τたうοおみくろんυうぷしろん χώρου μみゅーεいぷしろん άξονες x, y κかっぱαあるふぁιいおた z, παίρνουμε τたうηいーたνにゅー «εξίσωση Schrödinger»:

.

Ηいーた παραπάνω εξίσωση συχνά « συμμαζεύεται» μみゅーεいぷしろん τたうηいーた χρήση δでるたυうぷしろんοおみくろん τελεστών:

1. «Ανάδελτα τετράγωνο»: , οπότε γίνεται:

.

2. «Χάμιλτον»: , οπότε γίνεται:

.

Χαμιλτονιανή[επεξεργασία]

Σύμφωνα μみゅーεいぷしろん τたうηいーたνにゅー « Αρχή της Αντιστοιχίας » τたうοおみくろんυうぷしろん Bohr πρέπει νにゅーαあるふぁ μπορούν νにゅーαあるふぁ εφαρμοστούν οおみくろんιいおた κβαντικές εξισώσεις κかっぱαあるふぁιいおた σしぐまτたうαあるふぁ μακροσκοπικά σώματα. Ηいーた συνολική συνάρτηση πぱいοおみくろんυうぷしろん παριστάνει τたうηいーたνにゅー ολική ενέργεια ενός σώματος σしぐまεいぷしろん συνάρτηση μみゅーεいぷしろん τたうηいーたνにゅー ολική ορμή κかっぱαあるふぁιいおた δυναμική ενέργειά τたうοおみくろんυうぷしろん λέγεται « συνάρτηση Hamilton » κかっぱαあるふぁιいおた αποδίδεται από τたうοおみくろんνにゅー τύπο:

όπου:

Hf: ηいーた συνάρτηση Hamilton.
m: ηいーた μάζα τたうοおみくろんυうぷしろん σώματος.
px, py, pz: ηいーた ορμή τたうοおみくろんυうぷしろん σώματος αναλυμένη στους 3 άξονες τたうοおみくろんυうぷしろん χώρου x,y,z.
V(x,y,z): ηいーた δυναμική ενέργεια τたうοおみくろんυうぷしろん σώματος.

Είναι ολοφάνερη ηいーた αντιστοιχία μεταξύ τたうοおみくろんυうぷしろん τελεστή κかっぱαあるふぁιいおた της συνάρτησης Hamilton. Αρκεί:

  • Ομοίως βέβαια κかっぱαあるふぁιいおた γがんまιいおたαあるふぁ τους άλλους άξονες.

Επίσης, αあるふぁνにゅー έχουμε ένα σύστημα n σωμάτων ισχύουν αντίστοιχα:


κかっぱαあるふぁιいおた

Ηいーた εξίσωση Schrödinger γράφεται γがんまιいおたαあるふぁ ένα τέτοιο σύστημα:

Οおみくろんιいおた λύσεις της ψぷさい λέγονται « ιδιοσυναρτήσεις » κかっぱαあるふぁιいおた οおみくろんιいおた αντίστοιχες τιμές ενέργειας (Εいぷしろん) « ιδιοτιμές ».

Ηいーた φυσική σημασία της κυματοσυνάρτησης[επεξεργασία]

Ηいーた ψぷさい, ηいーた κυματοσυνάρτηση ενός σωματιδίου (ή συστήματος σωματιδίων) είναι φανερά μみゅーιいおたαあるふぁ σημαντική ποσότητα πぱいοおみくろんυうぷしろん δηλώνει τたうοおみくろん πλάτος τたうοおみくろんυうぷしろん υλοκύματος (ή τたうοおみくろん πλάτος της συμβολής τたうωおめがνにゅー υλοκυμάτων τたうοおみくろんυうぷしろん συστήματος, αλλά έχει κかっぱαあるふぁιいおた μみゅーιいおたαあるふぁ άλλη εφαρμογή: Τたうοおみくろん τετράγωνό της δίνει τたうηいーた υλοκυματική πυκνότητα σしぐまτたうοおみくろん χώρα ή αλλιώς τたうηいーたνにゅー πιθανότητα νにゅーαあるふぁ εντοπίσουμε τたうοおみくろん σωματίδιο (ή τたうοおみくろん αντίστοιχο μάζας τたうοおみくろんυうぷしろん σωματιδίου) σしぐまεいぷしろん κάθε σημείο τたうοおみくろんυうぷしろん χώρου. Φυσικά γがんまιいおたαあるふぁ τたうοおみくろん σύνολο τたうοおみくろんυうぷしろん χώρου έχουμε:

όπου:

V: οおみくろん όγκος τたうοおみくろんυうぷしろん χώρου.

Σしぐまτたうηいーたνにゅー περίπτωση πぱいοおみくろんυうぷしろん ηいーた παραπάνω εξίσωση ισχήει γがんまιいおたαあるふぁ μみゅーιいおたαあるふぁ λύση ψぷさい, τότε ηいーた λύση ονομάζεται « κανονικοποιημένη ». Αあるふぁνにゅー γがんまιいおたαあるふぁ οποιοδήποτε λόγο έχουμε μみゅーιいおたαあるふぁ μみゅーηいーた κανονικοποιημένη λύση, τότε είναι πολύ απλό νにゅーαあるふぁ τたうηいーたνにゅー κανονικοποιήσουμε, πολλαπλασιάζοντάς τたうηいーたνにゅー μみゅーεいぷしろん έναν « παράγοντα κανονικοποίησηης » (N), πぱいοおみくろんυうぷしろん υπολογίζεται από τたうηいーたνにゅー ακόλουθη σχέση:

Έτσι προκύπτει μみゅーιいおたαあるふぁ νέα κανονικοποιημένη λύση, ψぷさい0, γがんまιいおたαあるふぁ τたうηいーたνにゅー οποία ισχύει:

Τたうοおみくろん άτομο τたうοおみくろんυうぷしろん υδρογόνου[επεξεργασία]

Τたうοおみくろん άτομο τたうοおみくろんυうぷしろん υδρογόνου αποτελείται από ένα πρωτόνιο κかっぱαあるふぁιいおた ένα ηλεκτρόνιο πぱいοおみくろんυうぷしろん περιφέρεται γύρω από αυτό. Είναι ένα απλό κかっぱαあるふぁιいおた κλασσικό σύστημα δύο σωματιδίων. Θεωρητικά λοιπόν, ηいーた εξίσωση Schrödinger γがんまιいおたαあるふぁ τたうοおみくろん σύστημα γράφεται:


ή πぱいιいおたοおみくろん αναλυτικά:

όπου

όπου
xp, yp, zp: οおみくろんιいおた καρτεσιανές συντεταγμένες τたうοおみくろんυうぷしろん πρωτονίου σしぐまτたうοおみくろん χώρο.
xe, ye, ze: οおみくろんιいおた καρτεσιανές συντεταγμένες τたうοおみくろんυうぷしろん ηλεκτρονίου σしぐまτたうοおみくろん χώρο.
mp: ηいーた μάζα τたうοおみくろんυうぷしろん πρωτονίου: .
me: ηいーた μάζα τたうοおみくろんυうぷしろん ηλεκτρονίου:
  • Σしぐまτたうηいーたνにゅー περίπτωση πぱいοおみくろんυうぷしろん έχουμε ένα « ισότοπο » τたうοおみくろんυうぷしろん κοινού 1Ηいーた, δηλαδή τたうοおみくろん D (« δευτέριο »΄) ή τたうοおみくろん T (« τρίτιο »΄), έχουμε αντίστοιχα md ή mt αντί mp. Σしぐまτたうηいーたνにゅー πράξη αυτό σημαίνει μεταβολή της κινητικής ενέργειας τたうοおみくろんυうぷしろん πυρήνα. Γがんまιいおた' αυτό τたうαあるふぁ ισότοπα διαφέρουν μόνο σしぐまτたうηいーたνにゅー « κινητική » τたうωおめがνにゅー αντιδράσεων,

Επειδή όμως τたうοおみくろん πρωτόνιο είναι 1836 φορές μικρότερο σしぐまεいぷしろん μάζα από τたうοおみくろん ηλεκτρόνιο, ηいーた κίνησή τたうοおみくろんυうぷしろん πぱいοおみくろんυうぷしろん επιβάλλεται από τたうηいーたνにゅー επίδραση τたうοおみくろんυうぷしろん ηλεκτρονίου είναι πολύ μικρότερη σしぐまεいぷしろん σχέση μみゅーεいぷしろん τたうηいーたνにゅー αντίστοιχη τたうοおみくろんυうぷしろん ηλεκτρονίου, ώστε γがんまιいおたαあるふぁ ευκολία μας μπορεί νにゅーαあるふぁ θεωρηθεί ότι είναι κατά προσέγγιση ακίνητο σしぐまτたうηいーたνにゅー αρχή τたうοおみくろんυうぷしろん συστήματος τたうωおめがνにゅー καρτεσιανών συντεταγμένων. Μみゅーεいぷしろん αυτήν τたうηいーたνにゅー προσέγγιση παίρνουμε ως ψぷさい τたうηいーたνにゅー κυματοσυνάρτηση μόνο τたうοおみくろんυうぷしろん ηλεκτρονίου κかっぱαあるふぁιいおた τたうαあるふぁ τροχιακά πぱいοおみくろんυうぷしろん προκύπτουν ονομάζονται « ατομικά τροχιακά υδρογόνου ». Σしぐまτたうηいーたνにゅー περίπτωση (παραλείποντας κかっぱαあるふぁιいおた τους περιττούς πぱいιいおたαあるふぁ δείκτες e) αυτή δηλαδή έχουμε:


ή πぱいιいおたοおみくろん αναλυτικά:

όπου

q: Τたうοおみくろん ηλεκτρικό φορτίου τたうοおみくろんυうぷしろん ηλεκτρονίου: .
εいぷしろん0: « Διηλεκτρική σταθερά τたうοおみくろんυうぷしろん κενού »: .

Διαπιστώνουμε σしぐまτたうηいーたνにゅー παραπάνω σχέση ότι οおみくろんιいおた καρτεσιανές συντεταγμένες είναι εξαιρετικά άβολες σしぐまτたうηいーた διατύπωση ειδικά τたうοおみくろんυうぷしろん όρου της δυναμικής ενέργειας τたうοおみくろんυうぷしろん ηλεκτρονίου: . Είναι καλύτερα νにゅーαあるふぁ τις μετατρέψουμε σしぐまεいぷしろん « σφαιρικές συντεταγμένες », μみゅーεいぷしろん τις ακόλουθες σχέσεις, πぱいοおみくろんυうぷしろん προκύπτουν από τたうηいーたνにゅー « τριγωνομετρία »:




Τετραγωνίζοντας τις παραπάνω σχέσεις κατά μέλη κかっぱαあるふぁιいおた σしぐまτたうηいーたνにゅー συνέχεια προσθέτοντας τις σχέσεις πぱいοおみくろんυうぷしろん προκύπτουν όλες κατά μέλη, παίρνουμε:

Μみゅーεいぷしろん τις παραπάνω σχέσεις μετατροπής σしぐまεいぷしろん σφαιρικές συντεταγμένες οおみくろん όρος της δυναμικής ενέργειας τたうοおみくろんυうぷしろん ηλεκτρονίου σしぐまτたうηいーたνにゅー ατομική εξίσωση Schrödinger γがんまιいおたαあるふぁ τたうοおみくろん υδρογόνο απλοποιείται δραστικά κかっぱαあるふぁιいおた γίνεται:

Βέβαια, οおみくろん όρος της κινητικής ενέργειας πολυκλοποιείται κかっぱαあるふぁιいおた γίνεται:

Μみゅーεいぷしろん βάση τたうαあるふぁ παραπάνω, ηいーた ατομική εξίσωση Schrödinger γがんまιいおたαあるふぁ τたうοおみくろん υδρογόνο σしぐまεいぷしろん πολικές συντεταγμένες γίνεται τελικά:

Παρά τたうοおみくろん γεγονός ότι φαινομενικά ηいーた εξίσωση έγινε περισσότερο πολύπλοκη, σしぐまτたうηいーたνにゅー πραγματικότητα έτσι διευκολύνεται ηいーた λύση της. Αποδεικνύεται λοιπόν ότι γがんまιいおたαあるふぁ κάθε λύση της ψぷさい(r,θしーた,φふぁい} ισχύει:

Τたうαあるふぁ « ατομικά τροχιακά » πぱいοおみくろんυうぷしろん παράγονται από τις παραπάνω εξισώσεις καθορίζονται από τους 4 « κβαντικούς αριθμούς », n, , m κかっぱαあるふぁιいおた ms:

Οおみくろん « κύριος κβαντικός αριθμός » n, παίρνει τιμές: 1, 2, 3,... 7. Θεωρητικά προβλέπονται κかっぱαあるふぁιいおた μεγαλύτεροι, αλλά n = 7 είναι ηいーた μεγαλύτερη τιμή πぱいοおみくろんυうぷしろん εμφανίζεται σしぐまτたうαあるふぁ γνωστά χημικά στοιχεία.
Οおみくろん κβαντικός αριθμός παίρνει τιμές: 0, 1, 2,..., n-1.
Οおみくろん κβαντικός αριθμός m παίρνει τιμές: 0, ±1, ±2,..., ±.
O κβαντικός αριθμός ms (σしぐまπぱいιいおたνにゅー) παίρνει τιμές: ±½.

Οおみくろんιいおた εξισώσεις τたうωおめがνにゅー συνηθισμένων ατομικών τροχιακών είναι:

1s: n=1, =0: , όπου , μみゅーεいぷしろん « ακτίνα Bohr ». 1s1, δηλαδή τたうοおみくろん ηλεκτρόνιο σしぐまτたうοおみくろん 1s τροχιακό είναι ηいーた βασική κατάσταση γがんまιいおたαあるふぁ τたうοおみくろん άτομο τたうοおみくろんυうぷしろん υδρογόνου. Οおみくろんιいおた παρακάτω είναι διεγερμένες καταστάσεις, δηλαδή προκύπτουν μετά τたうηいーたνにゅー πρόσληψη κατάλληλης ενέργειας, τたうηいーたνにゅー οποία΄κανονικά σύντομα θしーたαあるふぁ επανεκπέμψουν σしぐまεいぷしろん ακτινοβολία μみゅーεいぷしろん συχνότητα .
2s: n=2, =0: .
2px: n=2, =1: .
2py: n=2, =1: .
2pz: n=2, =1: .
3s: n=3, =0: .
3px: n=3, =1: .
3py: n=3, =1: .
3pz: n=3, =1: .
3dz2: n=3, =2: .
3dzx: n=3, =2: .
3dyz: n=3, =2: .
3dx2-y2: n=3, =2: .
3dxy: n=3, =2: .
4s: n=4, =0: .
4px: n=4, =1: .
4py: n=4, =1: .
4pz: n=4, =1: .
4dz2: n=4, =2: .
4dzx: n=4, =2: .
4dyz: n=4, =2: .
4dx2-y2: n=4, =2: .
4dxy: n=4, =2: .
4fx3: n=4, =3: .
4fy3: n=4, =3: .
4fz3: n=4, =3: .
4fx(z2-y2): n=4, =3: .
4fy(z2-x2): n=4, =3: .
4fz(x2-y2): n=4, =3: .
4fxyz: n=4, =3: .
5s: n=5, =0: .
5px: n=5, =1: .
5py: n=5, =1: .
5pz: n=5, =1: .
5dz2: n=5, =2: .
5dzx: n=5, =2: .
5dyz: n=5, =2: .
5dx2-y2: n=5, =2: .
5dxy: n=5, =2: .
5fx3: n=5, =3: .
5fy3: n=5, =3: .
5fz3: n=5, =3: .
5fx(z2-y2): n=5, =3: .
5fy(z2-x2): n=5, =3: .
5fz(x2-y2): n=5, =3: .
5fxyz: n=5, =3: .
5gz4: n=5, =4: , όπου k γινόμενο σταθερών.
5gz2x: n=5, =4: .
5gz2y: n=5, =4: .
5gz2xy: n=5, =4: .
5gz2(x2-y2): n=5, =4: .
5gzx3: n=5, =4: .
5gzy3: n=5, =4: .
5gxy(x2-y2): n=5, =4: .
5gx4+y4: n=5, =4: .
6s: n=6, =0: .
6px: n=6, =1: .
6py: n=6, =1: .
6pz: n=6, =1: .
6dz2: n=6, =2: .
6dzx: n=6, =2: .
6dyz: n=6, =2: .
6dx2-y2: n=6, =2: .
6dxy: n=6, =2: .
6fx3: n=6, =3: .
6fy3: n=6, =3: .
6fz3: n=6, =3: .
6fx(z2-y2): n=6, =3: .
6fy(z2-x2): n=6, =3: .
6fz(x2-y2): n=6, =3: .
6fxyz: n=6, =3: .
6gz4: n=6, =4: , όπου k γινόμενο σταθερών.
6gz2x: n=6, =4: .
6gz2y: n=6, =4: .
6gz2xy: n=6, =4: .
6gz2(x2-y2): n=6, =4: .
6gzx3: n=6, =4: .
6gzy3: n=6, =4: .
6gxy(x2-y2): n=6, =4: .
6gx4+y4: n=6, =4: .
7s: n=7, =0: .
7px: n=7, =1: .
7py: n=7, =1: .
7pz: n=7, =1: .
7dz2: n=7, =2: .
7dzx: n=7, =2: .
7dyz: n=7, =2: .
7dx2-y2: n=7, =2: .
7dxy: n=7, =2: .
7fx3: n=7, =3: .
7fy3: n=7, =3: .
7fz3: n=7, =3: .
7fx(z2-y2): n=7, =3: .
7fy(z2-x2): n=7, =3: .
7fz(x2-y2): n=7, =3: .
7fxyz: n=7, =3: .

Τたうοおみくろん Περιοδικό Σύστημα τたうωおめがνにゅー Χημικών Στοιχείων[επεξεργασία]

Περιοδικός πίνακας Medeleev[επεξεργασία]

Σύγχρονος Περιοδικός Πίνακας[επεξεργασία]

Περιοδικές ιδιότητες τたうωおめがνにゅー χημικών στοιχείων[επεξεργασία]

Ανωμαλίες τたうοおみくろんυうぷしろん Περιοδικού Πίνακα[επεξεργασία]

Οおみくろん Χημικός Δεσμός[επεξεργασία]