原子の量子力学モデルは、シュレディンガーの方程式とそこから導き出される解に基づいています。原子の量子力学モデルでは、粒子の二重性が考慮されます。二元性には、粒子性と波動性があります。
確実性ではなく、モデルの基礎は確率です。多電子種のシュレーディンガー方程式を解くのは難しいため、多電子系の原子の量子力学モデルを実行することは困難です。
量子モデルの定義
シュレディンガー波動方程式
- Erwin Schrödinger は、1926 年に原子の量子力学的モデルを作成しました。彼は、電子の二重性を考慮することで、ボーアの原子モデルをさらに発展させました。
- 彼は、電子を量子化されたエネルギー レベルを持つ波と見なしました。つまり、エネルギーの大きさは事前に定義されています。
- 電子の量子化されたエネルギーは、電子の波動特性の結果として導き出されたシュレディンガー方程式の有効な解です。
Ψ と 2 の物理的意義
- Ψ は波動関数であり、電子波の大きさとして定義できます。物理的な意味はありません。正、負、または虚数の値を持つことができます。
- 2 は確率密度とも呼ばれ、原子内の特定の位置で電子が見つかる確率を表します。
軌道の量子数と形状
- 量子数は、原子内の電子の位置とエネルギーを記述するために使用される一連の定義済み変数です。原子の量子力学モデルには、4 つの量子数のセットがあります。
主量子数（n）
- 主量子数は文字「n」で表されます。
- 原子の電子殻を表します。
- 主量子数は原子核と電子の間の距離を表すため、主量子数が大きいほど原子内の原子核と電子の間の距離が大きくなります。
- 主量子数の値は任意の正の整数 (n=1,2,3,4……..) であり、シェル n=1 が核に最も近い。したがって、負の値やゼロに等しいことはできません。
- 電子が励起状態、つまり高エネルギー準位にある場合、電子はより低いエネルギー状態に移動する傾向があります。量子数の大きい殻から量子数の小さい殻へ。主量子数が高いシェルは、主量子数が比較的低いシェルよりもエネルギーが高くなります。
- 角運動量は、次の式を使用して、主量子数を使用して計算することもできます:
mvr=nh2
方位量子数 (l)
- Arnold Sommerfeld によって与えられ、文字「l」で表されます。
- 軌道の形状を定義し、大きさは軌道に存在する角度ノードの数と同じです。
- 方位角量子数は、s、p、d、f など、形状とサイズが異なるさまざまなサブシェルを表すことができます。
- その値は主量子数に依存し、0 から (n-1) の範囲です。
磁気量子数 (m)
- ゼーマンによって与えられた磁気量子数は、文字「m」で表されます。
- 電子殻の軌道の数とその向きを定義します。
- その値は方位量子数に依存し、方位量子数 (l) の値ごとに -l から +l の範囲です。
- シェル内の軌道数の評価は、式 (2l+1) を使用して行うことができます。ここで、l は方位角量子数です。
スピン量子数 (秒)
- Goldshmidt と Ulen Back によって提案され、文字「s」で示されています。
- 「s」には 2 つの値があり、+ ½ と -½ として与えられます。
- スピンは反時計回りまたは時計回りです。
- スピン量子数の正の値は上向きのスピンを示し、負の値は下向きのスピンを示します。
- スピン量子の値は、原子が磁場を生成できるかどうかを決定します。
原子の量子力学モデルの特徴
- 電子のエネルギーは量子化されます。つまり、事前定義されたエネルギー値が電子に対して導き出されます。
- エネルギーの量子化された値は、電子の波動特性の結果として、シュレディンガーの方程式の解になります。
- ハイゼンベルグの不確定性原理に従うと、電子が存在する確率のみを計算できます。これは、特定の点で 2 によって決定されます。 ψ は波動関数を表し、物理的な意味はありません。
- 原子のさまざまな領域の 2 のさまざまな値から、電子を見つける確率が高い領域を特定できます。
- 2 は常に電子を見つける確率を表し、正の値を持ちます。
- 原子軌道は、原子内の電子の波動関数です。波動関数によって定義されると、電子は原子軌道を占有します。
結論
原子の量子力学モデルは、シュレディンガーの方程式とそこから導き出される解に基づいています。シュレディンガーの方程式は、主に単一電子種に使用されます。原子の量子力学モデルに関連する主な量子数は 4 つあります。
および 2 は、原子の量子力学モデルにおける重要な記号です。それらはそれぞれ電子波の大きさと電子を見つける確率を表しています。原子の量子力学モデルは、量子化されたエネルギー準位など、いくつかの特徴を反映しています。
