Waterstofatoom: verschil tussen versies

Verwijderde inhoud Toegevoegde inhoud
coulombkracht met een kleine letter volgens Van Dale (2015).
schrödingervergelijking met kleine letter in Van Dale (2015).
Regel 3:
 
== Waterstofatoom als modelsysteem in de kwantummechanica ==
Het waterstofatoom is het eenvoudigste realistische systeem dat zich laat behandelen met de [[kwantummechanica]]. Omdat het een [[Tweelichamenprobleem|tweedeeltjesprobleem]] is, en de twee deeltjes (het elektron en het proton waar het omheen "cirkelt") op de schaal van het atoom als [[puntmassa]]'s kunnen worden beschouwd, kan onder die (in de praktijk alleszins redelijke) aanname een exacte oplossing gegeven worden voor de [[Schrödingervergelijkingschrödingervergelijking]] (het waterstofatoom is daarmee ook het enige atoom waarvoor men de Schrödingervergelijkingschrödingervergelijking exact kan oplossen). Op die manier heeft men nauwkeurige kwantitatieve voorspellingen kunnen doen die een van de redenen vormen dat de kwantummechanica als succesvolle natuurkundige theorie ingang heeft gevonden.
 
[[Bestand:Visible spectrum of hydrogen.jpg|thumb|right|Het zichtbare deel van de Balmerreeks]]
Regel 10:
De [[orbitaal]]structuur van waterstof is in de [[theoretische chemie]] en [[computationele chemie]] nog steeds een belangrijk theoretisch en praktisch hulpmiddel bij het beschrijven van de [[Elektronenconfiguratie|elektronenstructuur]] van andere atomen en van moleculen (al kan men de vergelijkingen voor dergelijke systemen niet meer exact oplossen, zelfs niet in de [[Born-Oppenheimerbenadering]]).
 
== Oplossing van de Schrödingervergelijkingschrödingervergelijking ==
 
De Schrödingervergelijkingschrödingervergelijking voor de golffunctie <math>\Psi</math> van het elektron dat met constante energie <math>\mathrm E</math> in het Coulombveld van de atoomkern golft, is
:<math>
\mathrm E \Psi(\vec r) = - \frac{\hbar^2}{2m_e}\Delta \Psi(\vec r) - \frac{e^2}{4 \pi \epsilon_0} \frac{1}{r}\Psi(\vec r)
Regel 21:
 
De vergelijking kan dan zo geschreven worden dat de linker kant alleen van <math>r</math> afhangt en de rechterkant alleen van de hoekcoördinaten <math>\vartheta, \varphi</math>. Linker en rechterkant zijn dus constant.
De Schrödingervergelijkingschrödingervergelijking splitst in twee, voor <math>R</math> en voor <math>Y</math>:
:<math> \frac{\hbar^2}{2m_e} \left[{1 \over r^2}{\partial \over \partial r}\left(r^2 {\partial R(r)\over \partial r}\right) - {l(l+1)R(r)\over r^2} \right] + \frac{1}{4 \pi \epsilon_0} \frac{e^2}{r}R(r) + E R(r) = 0 </math>
en
Regel 44:
:<math>m=-l,\ldots,l.</math>
 
Alleen deze oplossingen van de Schrödingervergelijkingschrödingervergelijking zijn acceptabele golffuncties: genormeerd, éénwaardig en eindig.
 
=== Energieniveaus ===
Regel 75:
== Waterstofachtige ionen ==
 
Het model geldt ook voor 1-elektron ionen He⁺, Li²⁺ enz. met kernlading Ze als in de Schrödingervergelijkingschrödingervergelijking e² vervangen wordt door Ze². In de oplossing verandert a<sub>0</sub> in a<sub>0</sub>/Z en E<sub>n</sub> krijgt er een factor Z² bij. De energieniveaus zijn dan een factor Z² dieper.
 
{{Appendix}}