Àpẹẹrẹ Àwọn Ìbéèrè Tí Ó Ń Jíròrò Ìmọ̀ Ẹ̀rọ Atomic Onímọ̀-ẹ̀rọ Kọ́ńtíọ̀mù
Àwọn ẹ̀ka ìṣètò ...
Ifihan si Imọ-ẹrọ Atomic Quantum Mechanics
Ìlànà onímọ̀ nípa ìṣẹ̀dá atom ni a gbé kalẹ̀ ní ìbẹ̀rẹ̀ ọ̀rúndún ogún nígbà tí àwọn onímọ̀ sáyẹ́ǹsì bẹ̀rẹ̀ sí í mọ̀ pé àwòṣe átomiki àtijọ́ kò tó láti ṣàlàyé onírúurú ìṣẹ̀lẹ̀ tí a rí nínú àwọn ìwádìí. Ọ̀kan lára àwọn ìṣẹ̀lẹ̀ pàtàkì nínú ìdàgbàsókè àwòṣe yìí ni àwòṣe átomiki Bohr, èyí tí a tún ṣe àtúnṣe rẹ̀ lẹ́yìn náà pẹ̀lú àwòṣe onímọ̀ nípa ìgbì omi Schrodinger àti ìlànà àìdánilójú Heisenberg.
Ni gbogbogbo, imọran atomiki onisẹpo ti kuatomu ṣalaye pe awọn elekitironi ti o wa ni ayika nucleus atomiki ko gbe ni awọn iyipo ti o wa titi bi awọn aye ni ayika oorun, ṣugbọn dipo ni awọn iyipo - awọn agbegbe ni aaye nibiti iṣeeṣe wiwa elekitironi ga. Awọn iyipo wọnyi ni a ṣe apejuwe nipasẹ awọn iṣẹ igbi ti o wa lati idogba Schrodinger.
Àpẹẹrẹ Àwọn Ìbéèrè àti Ìjíròrò:
Ìbéèrè 1: Ìṣètò Ẹ̀rọ itanna
Ìbéèrè:
Pinnu iṣeto elekitironi fun atomu Atẹgun (Z = 8) nipa lilo ilana Aufbau, ilana Pauli, ati ofin Hund.
Ìjíròrò:
Láti mọ ìṣètò elekitironi ti Oxygen pẹlu nọ́mbà átọ̀mù 8, a lo ìlànà Aufbau tí ó sọ pé àwọn elekitironi ni ó kọ́kọ́ kún ojú-ọ̀nà láti ìpele agbára tí ó kéré jùlọ.
Awọn igbesẹ:
1. Ilana Aufbau:
– A máa ń kún àwọn ìyípo ní ìtẹ̀léra agbára: 1s, 2s, 2p, 3s, 3p, 4s, 3d, 4p, àti bẹ́ẹ̀ bẹ́ẹ̀ lọ.
2. Ìlànà Pauli:
– Àwọn elekitironi méjì tí wọ́n ní ìyípo òdìkejì nìkan ló lè kún ojú ọ̀nà kọ̀ọ̀kan.
3. Òfin Hund:
– Àwọn elekitironi yóò kún àwọn ìyípo pẹ̀lú agbára kan náà ní ìfẹ̀sẹ̀tẹ̀léra kí wọ́n tó sopọ̀.
Iṣeto elekitironi fun Atẹgun:
– Atẹ́gùn ní àwọn elektírónù mẹ́jọ.
– 1s le gba awọn elekitironi meji: 1s²
– 2s tun le gba awọn elekitironi meji: 2s²
– 2p le gba apapọ awọn elekitironi 6, ṣugbọn Oxygen ni awọn elekitironi 4 nikan ti o ku.
Nítorí náà, ìṣètò elekitironi fún Oxygen jẹ́ 1s² 2s² 2p⁴.
Ìbéèrè 2: Ìlànà Àìdánilójú Heisenberg
Ìbéèrè:
Ṣírò àìdánilójú ipò (Δx) ti elekitironi kan tí àìdánilójú agbára (Δp) ti elekitironi bá jẹ́ 2.5 x 10^-24 kg m/s.
Ìjíròrò:
Ìlànà Àìdánilójú Heisenberg sọ pé kò ṣeé ṣe láti mọ ipò àti agbára èròjà kan ní pàtó àti ní àkókò kan náà. Ní ti ìṣirò, a sọ ọ́ gẹ́gẹ́ bí:
\[ \Delta x \cdot \Delta p \ge \frac{h}{4\pi} \]
Nibo:
– \( \Delta x \) ni aidaniloju ipo naa,
– \( \Delta p \) ni aidaniloju iyara,
– \( h \) jẹ́ ìwọ̀n àìdúróṣinṣin Planck (6.626 x 10^-34 Js).
Won ti mo:
\[ \Delta p = 2.5 \igba 10^{-24} \; \text{kg m/s} \]
Nitorinaa, a le ṣe iṣiro:
\[ \Delta x \ge \frac{h}{4\pi \Delta p} = \frac{6.626 \igba 10^{-34}}{4 \pi \igba 2.5 \igba 10^{-24}} \]
\[ \Delta x \ge \frac{6.626 \igba 10^{-34}}{3.14 \igba 10^{-23}} \]
\[ \Delta x \ge 2.10 \igba 10^{-11} \; \text{m} \]
Nítorí náà, àìdánilójú nínú ipò elekitironi jẹ́ nípa \( 2.10 \times 10^{-11} \; \text{m} \).
Ìbéèrè 3: Àwọn Iṣẹ́ Ìgbì àti Àwọn Ìyípo
Ìbéèrè:
Ṣàlàyé ìrísí àti ìtọ́sọ́nà ti ìyípo 2p kí o sì sọ àwọn nọ́mbà kuantum rẹ̀.
Ìjíròrò:
Ìyípo 2p jẹ́ ọ̀kan lára àwọn ìyípo mẹ́ta nínú ìyẹ̀fun p (px, py, pz). Ìyípo yìí ní ìrísí tó yàtọ̀ tó jọ dumbbell tàbí àwọn fọndugbẹ méjì tí a so pọ̀ ní àárín.
Òpópó p kọ̀ọ̀kan ní àwọn ìtọ́sọ́nà mẹ́ta tó yàtọ̀ síra nínú ààyè, tó bá àwọn àáké ìṣọ̀kan x, y, àti z mu, tí a mọ̀ sí px, py, àti pz. Nọ́mbà magnetic kuantum ml ni a fi ń ṣàlàyé ìtọ́sọ́nà kọ̀ọ̀kan, èyí tí ó lè gba àwọn iye -1, 0, tàbí +1 fún ìpele p.
Àwọn nọ́mbà kuatomu tí ó níí ṣe pẹ̀lú ìyípo 2p ni:
– Nọ́mbà Kọ́tánọ́mù Pàtàkì (n): 2 (tọ́ka sí pé ẹ̀rọ itanna wà ní ìpele agbára kejì)
– Nọ́mbà Kuatomu Azimuthal (l): 1 (tọ́ka sí p orbital)
– Nọ́mbà Kuatomu Oofa (mililita): -1, 0, +1 (tọ́ka sí ìtọ́sọ́nà ní ààyè)
Nítorí náà, ìyípo 2p ní àwọn ìrísí mẹ́ta tí ó jọra pẹ̀lú àwọn ìtọ́sọ́nà ọ̀tọ̀ọ̀tọ̀ gẹ́gẹ́ bí iye milimita náà.
Ipari
Àpilẹ̀kọ yìí gbé àpẹẹrẹ àwọn ìṣòro àti ìjíròrò kalẹ̀ nípa ìmọ̀ ẹ̀rọ atomiki quantum. Iṣẹ́ yìí dá lórí ìṣètò elekitironi, ìlànà àìdánilójú Heisenberg, àti ìrísí àti ìtọ́sọ́nà àwọn orbital. Lílóye àwọn èrò wọ̀nyí ṣe pàtàkì fún mímọ àwọn ìpìlẹ̀ ti mechanic quantum gẹ́gẹ́ bí ó ṣe ní í ṣe pẹ̀lú ìṣètò atomu. Nípasẹ̀ ìṣe déédéé àti ìjíròrò àwọn ìṣòro, a nírètí pé àwọn òǹkàwé yóò rí i pé ó rọrùn láti lóye àti lo àwọn ìlànà mechanic quantum ní onírúurú àyíká ìmọ̀ sáyẹ́ǹsì.
