原子總多軌電子雲是什麼樣的?

時間 2021-05-31 16:54:44

1樓:大地導電

呃,厄公尺算符屬於不同本徵值的本徵函式相互正交…相互正交的意思就是完全沒重疊的部分,<ψ|ψ>=0 這樣。

原子軌道呢,是屬於乙個原子的哈密頓算符(能量算符)、角動量算符、角動量 z 分量的本徵函式。這三個算符都是厄公尺算符。

乙個原子軌道(單電子空間波函式)由主量子數 、軌道角量子數 和軌道磁量子數 決定(沒算自旋)。這三個量子數,除了決定波函式之外,還分別決定這個波函式所對應的能量、角動量大小和角動量分量的本徵值。

先科普一下原子軌道符號的意思。就拿 2pz 軌道來說吧,2 就是主量子數 n,p 是軌道角量子數(l=1),z 是軌道磁量子數的標識(標識不同,值就不同)。

首先是 n,主量子數。主量子數直接和能量相關,能量本徵值都不一樣,所以 n 不同的波函式肯定相互正交。

然後是角量子數 l 。考慮兩組 n 相同而 l 不同的軌道,比如 2s 和 3 個 2p 軌道,s代表的是角量子數 l=0 的狀態,p 代表的是角量子數 l=1 的狀態。然後呢,它們又都是角動量算符的本徵函式。

角動量算符是厄公尺算符,角量子數不同,角動量本徵值就不同,所以 2s 和 2p 是正交的。

再說 2p,當 l =1 時,軌道磁量子數 有 3 個取值,即 0, +1, -1。 表徵的是角動量的 z 分量, 不同,角動量 z 分量的本徵值就不同,屬於這 3 個不同本徵值(即 = 0, +1, -1的狀態)的本徵函式相互正交。另外這幾個狀態對於能量都是簡併的,這是因為決定軌道能量的徑向波函式 和 無關,所以這 3 個軌道對於能量是簡併的。

然後為了看起來順眼,我組合一通組合出來 px py pz (實波函式)來,這三個也是相互正交的,但因為是不同本徵值的本徵函式的組合,所以就不再是角動量 z 分量的本徵函式了…

所以只要 3 個量子數不完全相同,原子軌道就相互正交,也就是不會重疊!!

2樓:「已登出」

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