Treść książki

Przejdź do opcji czytnikaPrzejdź do nawigacjiPrzejdź do informacjiPrzejdź do stopki
8.3.Atomwodoruijonywodoropodobne
41
isymetrii.Niekiedymówimyobrazowo,lecznieściśle,okształcieisymetrii„chmury
elektronowej”lubrozkładugęstościładunkuelektronowego.
Orbitaletypussferyczniesymetryczne;ichpowierzchniegranicznemająkształt
kul,wśrodkuktórychtkwijądro.Prawdopodobieństwoznalezieniaelektronuniejest
tuzależneodkierunku,gdyżwodpowiednichfunkcjachfalowychniefigurująwogóle
kątyϑiϕ(patrzD.4).Rozkładgęstościładunkuworbitalachpx,py,pzjestsyme-
trycznywzględemodpowiednichosi(x,yczyz),aładunekelektronowyjestskupiony
wokółtychosi.Każdazpowierzchnigranicznychorbitalipmajednąpłaszczyznęwę-
złowąprzechodzącąprzezpoczątekukładu,tj.przezjądroatomu;dlaorbitalupxjestto
płaszczyznayz,dlapyxz,dlapzxy.Płaszczyznytepłaszczyznamisymetrii
funkcjirozkładugęstościelektronówp,[9(ϑ)Φ(ϕ)]2,natomiastorbitalepwzględem
nichantysymetryczne,zewzględunaprzeciwneznakifunkcji9(ϑ)Φ(ϕ)poobustronach
płaszczyznwęzłowych(rys.8.15).Orbitaledz2mająteżsymetrięosiowązjest
osiąsymetriipowierzchnigranicznej,pozostałezaśorbitaledmająpodwiepłaszczyzny
węzłowe,widocznewyraźnienarys.8.15.
Odmiennykształtpowierzchnigranicznychorbitaludz2ipozostałychjestwynikiem
dowolnegowpewnejmierzedoborupostacipięciufunkcjifalowychodpowiadających
l=2.Stosująckombinacjeliniowe,dobranotefunkcjetak,bybyłyrzeczywisteiwzglę-
demsiebieortogonalne(patrzD.6).Mimoróżnicykształtupowierzchnigranicznychfunk-
cjeterównoważne,odpowiadaimpodnieobecnośćzewnętrznegopolatasamaenergia.
Znajomośćkierunkowychwłaściwościorbitaliatomowychmadużeznaczeniewteo-
riiwiązańchemicznych.Utworzeniewiązaniakowalencyjnegomiędzyatomamiwymaga
bowiemnałożeniasięwprzestrzeniichorbitali.Rozmieszczenieorbitaliatomowychde-
terminujezatemkierunkipowstającychwiązań,awięckonfiguracjęcząsteczki.
8.3.4.Spinelektronu
W1925rokuS.GoudsmitiG.E.Uhlenbeckwysunęlihipotezę,żeelektronwatomie
mapewienwłasny,kwantowanymomentpędu,niezależnieodmomentupęduzwiąza-
negozjegoruchemwpolujądra.Momenttennazwanospinemelektronu.Hipoteza
GoudsmitaiUhlenbeckazostałapodanawzwiązku
zbadaniamiwidmmetalialkalicznych,wceluwyja-
OTTOSTERN
1888-1969
śnieniapochodzeniadubletów,tj.zespołówdwubar-
Fizykniemiecki(ur.wŻorach,doktorat
dzobliskopołożonychlinii,występującychwtych
nauniwersytecieweWrocławiu).Pro-
fesorwRostocku,Hamburguorazna
widmachzamiastpojedynczychliniiprzewidywanych
emigracjiwPittsburgu(USA).Odkrywca
nagruncieelementarnejteorii(p.8.6.4).Hipoteza
magnetycznegomomentuprotonu.Na-
spinupozwoliławyjaśnićteżinne,znanejużdaw-
grodaNoblawfizyce1943.
niej,faktydoświadczalne,amianowicieliczbęskła-
dowychpojawiającychsięporozszczepieniuliniiwidmowychwpolumagnetycznym
wprzypadkuanomalnegoefektuZeemanaiwynikdoświadczeniaO.SternaiW.Ger-
lachaz1921r.(p.Komentarz8.3).
Hipotezaspinuznalazłaniecopóźniejpełnepotwierdzenieteoretycznewogólniej-
szym,relatywistycznymsformułowaniumechanikikwantowejpodanymprzezP.Diraca.