¿Cómo conocen las personas las formas de los orbitales atómicos?

Answer 1

Como dice Jess Brewer, la única forma en que sabemos algo que no podemos ver es construir una teoría. Si esa teoría explica todos nuestros resultados experimentales, entonces adoptamos esa teoría como realidad. Lo único que me gustaría agregar es que la imagen de Quantum Mechanics que describe Jess ha sido (o debería haber sido) reemplazada por la imagen de Quantum Field Theory. Las ecuaciones son básicamente las mismas (la ecuación de Schrodinger es un caso límite de la ecuación de Dirac de QFT), pero los significados son muy diferentes. En QFT no hay órbitas porque los electrones no son partículas; son quanta (es decir, trozos) de campo. Para citar de mi libro (ver quantum-field-theory.net):

“En 1920, a Broglie se le ocurrió la idea de traerle el Premio Nobel. Si los electrones, como los fotones, exhiben un comportamiento similar a una onda y una partícula, pensó, traería una unidad satisfactoria a la naturaleza. Por supuesto, si se hubiera detenido allí, bien podría haberse quedado en la Torre Eiffel; La especulación filosófica no le comprará una nota al pie, y mucho menos un Premio Nobel. De Broglie continuó demostrando que una imagen de onda del electrón explicaría los misteriosos y discretos estados de energía de Bohr. Bueno, si el electrón es una onda, debe haber algo para hacer el saludo. Así que en este momento, señoras y señores (fanfarria, por favor), me gustaría presentarles …

“Los campos de la cuestión. De hecho, me gustaría introducir dos campos de materia: uno para el electrón y otros leptones, y otro para el protón y otros bariones. Los dos campos difieren principalmente en sus masas y en sus interacciones con otros campos. Al igual que los campos de fuerza, los campos de materia son propiedades del espacio que están presentes en todas partes, y su comportamiento se rige por ecuaciones diferenciales parciales que describen cómo la intensidad de campo en cada punto se ve afectada por la intensidad de campo en los puntos adyacentes. El electrón es un cuanto del campo leptón, así como el fotón es un cuanto del campo EM. Se han ido los bordes afilados, bolas redondas y partículas puntuales. En QFT, el electrón, el protón y otras “partículas” son trozos de campo que se extienden en el espacio pero que, sin embargo, actúan como unidades. Siempre que uso la palabra partícula , me refiero al campo cuántico “.

Incluso incluí una imagen (muy simplificada) para mostrar cómo se ve el campo de electrones, que intentaré pegar. El amarillo representa el campo de electrones que rodea el campo del núcleo “rojo”.

Answer 2

No estoy convencido de que lo hagan! Lo que sí sabemos es que para el hidrógeno podemos obtener soluciones a la ecuación de Schrödinger, que proporciona funciones analíticas para. Si usamos esto para estimar la probabilidad de encontrar electrones en un lugar determinado (Ψ.Ψ *) y poner algún límite exterior en el que las probabilidades de ignorar (p. Ej., El 90% más denso) obtengamos una forma que se llama orbital. Lo que realmente tienes es una distribución de probabilidad. La ecuación de Schrödinger también define la energía y el momento angular del electrón en el orbital.

Ahora, la ecuación de Schrödinger no se puede resolver para elementos más pesados, pero lo que generalmente se supone es que los electrones ocupan orbitales que corresponden a los estados excitados del hidrógeno. Hasta cierto punto, esto funciona razonablemente bien. Así, el azufre tiene dos electrones p no pareados en esa hipótesis, y cuando se une con hidrógeno, el H2S tiene un ángulo de enlace muy cercano a 90 grados. Sin embargo, esa imagen simplificada tiene problemas.

En respuesta a la pregunta básica, la forma orbital generalmente se deduce considerando la forma de las moléculas formadas y empleando enlaces covalentes, o simplemente asumiendo las soluciones de la ecuación de Schrödinger para el hidrógeno.

Answer 3

Hay 2 preguntas distintas, cómo se deriva y cómo se verifica, ambas juntas se convierten en la comprensión que tenemos sobre los orbitales.

No tengo muchos antecedentes experimentales, pero después de haber trabajado un poco en la teoría, puedo decir que, como dijo Feynman, derivar es como encontrar las formas en las que una superficie de tambor vibraría bajo ciertas restricciones. Lo hacemos resolviendo la ecuación de onda (Schrodinger es a lo que he estado expuesto, aunque puede agregarle correcciones relativistas o ingresar a Dirac y QED según sus requisitos).

Lamento señalar un tipo particular de material de estudio, pero ese tipo de material me generó muchas más dudas que respuestas.
No estoy muy seguro de qué se entiende por probabilidad del 90% de encontrar la posición de posición en la pregunta, ya que se eligió la razón por la que se eligió 90. Cuando resolvemos la ecuación, obtenemos una función de onda que no es directamente “medible”. Pero si usted es de India y estudia en un curso de 12º estándar o por debajo de los libros, no haga una distinción ni haga una distinción confusa entre la función de onda y la distribución de posición que obtenemos de la función de onda después de que se realicen las operaciones apropiadas en el función de onda.
Una cosa más que esos libros de texto no logran resaltar son las “condiciones de contorno” o, simplemente, las fuerzas externas.
Por ejemplo, el orbital P podría mostrarse verticalmente en posición vertical. ¿Qué hizo que al átomo le gustara la dirección vertical sobre la horizontal? La dependencia direccional no se manifiesta hasta que obligamos al átomo a elegir una dirección sobre otra. Por lo general, los experimentadores lo hacen aplicando un campo eléctrico al átomo, que generalmente se denomina eje z, y de ahí proviene la imagen verticalmente vertical.

Podemos elegir medir algunos de los parámetros, siendo la posición uno, en un experimento dado.

Existen varias configuraciones experimentales que nos permiten verificar nuestros resultados con respecto a la distribución posicional, una manera fácil podría ser estudiar los cristales, la distancia entre los átomos de arrastre y la dependencia angular en los cristales bajo la aplicación de campos electromagnéticos.

Answer 4

Ellos no saben Conocen la energía de los orbitales, pero en última instancia, la dinámica orbital se predice mediante la ecuación de Schroedinger y algunas ecuaciones cuánticas aún más complejas. En última instancia, definen la probabilidad de encontrar un electrón a un cierto nivel de energía. Algunas ecuaciones luego relacionan estos niveles de energía con formas orbitales a las que se les dan parámetros como el radio y la curvatura, pero en realidad los electrones en realidad llenan un volumen 3D con una distribución de probabilidad particular, y eso es lo más cercano a lo que se acercará. Entonces en realidad es más como especificar una nube de probabilidad alrededor del núcleo y el electrón puede estar literalmente en cualquier lugar de esa nube. La idea de que siga trayectorias muy específicas de una forma dada no tiene sentido, porque el principio de incertidumbre evita que localices la ubicación específica del electrón en cualquier cosa cercana a ese tipo de precisión.

Answer 5

Los orbitales son las regiones del espacio en las que es más probable encontrar electrones.

Cada orbital se denota con un número y una letra. Las letras van en el orden s, p, d, f, g, h, i, j, etc.

orbitales s

Un orbital s es esféricamente simétrico alrededor del núcleo del átomo, como una bola hueca hecha de material bastante esponjoso con el núcleo en su centro. A medida que aumentan los niveles de energía, los electrones se ubican más alejados del núcleo, de modo que los orbitales se hacen más grandes.

orbitales p

En el primer nivel de energía, el único orbital disponible para los electrones es el orbital 1s. Sin embargo, en el segundo nivel, también hay orbitales llamados orbitales 2p además del orbital 2s.

A diferencia de un orbital, los puntos orbitales en una dirección particular.

orbitales d

Además de los orbitales s y p, hay otros dos conjuntos de orbitales que están disponibles para que los electrones puedan habitar en niveles de energía más altos. En el tercer nivel, hay un conjunto de cinco orbitales d (con formas y nombres complicados), así como los orbitales 3s y 3p (3px, 3py, 3pz).

Answer 6

No, no es así como se sabe. Se predice con gran detalle mediante la ecuación de Schroedinger, y tiene consecuencias sobre cómo se forman los enlaces químicos y cómo los electrones pueden transportarse en cristales (entre otras cosas) que se han confirmado experimentalmente.

Puede haber desarrollos recientes que permitan la visualización cruda de la “cosa real”, pero son solo por diversión, ya que la verdad detallada se conoce desde hace casi un siglo.

Answer 7

El modelo de carcasa de Bohrs es la base de la estructura atómica que se basa en el experimento de Frank-Hertz. Su suposición fue suficiente para explicar el átomo en ese momento.

Último después de que se observaron las estructuras finas, se revisó el modelo de concha, asumiendo que cada concha está hecha de sub-carcasas que explican el espectro completo del átomo de hidrógeno.

Bohr tomó la idea del movimiento planetario que era conocido en ese momento y asumió una órbita circular a su modelo atómico.

Answer 8

Bueno, la forma en que lo estás viendo es interesante. Pero la forma real en que se hizo fue básicamente funciones de onda. Utilizaron la ecuación de Schrodinger para averiguar las funciones de onda y también el principio de incertidumbre para predecir áreas donde la probabilidad de ocurrencia de un electrón es máxima. Este lugar o área fue llamado orbital. Más estudios conducen a subshells y esas cosas. Y tenga en cuenta que se basa en la probabilidad porque todo en el nivel subatómico se basa en la probabilidad.

Answer 9

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