El potencial interatómico generalmente se describe como que consta de dos partes: una atractiva y otra repulsiva, donde la repulsiva prevalece en distancias cortas.
La parte repulsiva generalmente se explica en términos del principio de repulsión de Pauli, diciendo que para permitir que las nubes de electrones de los dos átomos se superpongan, los electrones de las subcapas llenas deberán promoverse a niveles más altos, lo que cuesta energía.
Sin embargo, en el caso de dos átomos de hidrógeno, no hay subcapas llenas. En primer lugar, para dos átomos de hidrógeno donde los electrones están en diferentes estados de espín, no habrá repulsión de Pauli, por lo que la repulsión debe tener un origen diferente. Por supuesto, hay algo de repulsión electrostática entre los electrones, pero a distancias muy pequeñas supongo que es la repulsión entre los núcleos lo que prevalece.
Considere ahora el caso donde los dos electrones tienen el mismo estado de espín. Una forma de superar la repulsión de Pauli es, por supuesto, la promoción de un electrón de 1s a 2s. ¿Quizás esta promoción debería verse en términos de funciones de onda para el helio? Sin embargo, ¿no sería también posible alterar el estado de espín de un electrón? Si ambos están en estado de "giro", en realidad esto liberaría energía . Sé que tal transición está prohibida en E1 (aunque permitida, por ejemplo, en M1), pero dado que consideramos dos átomos que interactúan, creo que la transición podría ocurrir a través de una colisión.
Si los dos electrones están ambos en "spin down", quizás sea más complicado. ¿Podría un electrón ser promovido para "girar" (todavía en el orbital 1s) por colisión entre los átomos?
Si está preguntando cuál es la contribución principal a la parte repulsiva de la interacción entre dos átomos de hidrógeno cuando se acercan, es fácil: está impulsada casi exclusivamente por la repulsión electrostática entre los dos protones. Cuando los protones están más juntos que un angstrom, hay muy poca carga electrónica entre los dos protones y domina la repulsión entre ellos.
En el equilibrio, y en el estado fundamental electrónico, los dos electrones entran en el orbital molecular, que se concentra entre los dos protones. Hay cierta cantidad de repulsión electrostática entre los dos electrones, pero esto sirve principalmente para mantener parte de la carga en los extremos de los protones. Sin embargo, en lo que respecta a los protones, existe esta gran nube con entre y de carga sentado entre ellos, protegiendo las interacciones entre ellos en equilibrio.
El equilibrio se encuentra en el punto en el que, si empujas los dos protones más juntos, "exprimen" la densidad de electrones del medio de tal manera que ya no es capaz de proteger su repulsión mutua.
jon custer