¿Los electrones en átomos multielectrónicos realmente tienen momentos angulares definidos?

Dado que el término de repulsión mutua entre electrones que orbitan alrededor del mismo núcleo no conmuta con el operador de momento angular de ninguno de los electrones (sino solo con su suma), supongo que los electrones realmente no tienen un momento angular bien definido (es decir, ellos no ocupes un puro | yo metro estado). Asumiría que la función de onda real está dominada por uno de esos estados en comparación con otros, por lo que es aproximadamente puro, pero ¿realmente hay puntos en la enumeración de electrones según sus momentos, como s, p, d, f y así sucesivamente? -conchas?

Respuestas (3)

No es frecuente que dmckee y yo diferimos (principalmente porque él suele tener razón :-) pero diferimos en esto. O al menos discrepamos si he entendido bien lo que preguntas.

En un átomo de hidrógeno, las funciones de onda 1s, 2s, etc. son (sujetas a varias aproximaciones) buenas descripciones del electrón único y tienen momentos angulares bien definidos. En átomos multielectrónicos, es conveniente pensar en electrones que pueblan niveles sucesivos de 1, 2, etc., pero esto es solo un modelo conceptual y no una representación precisa. Tiene toda la razón en que, si bien existe un momento angular bien definido para todo el átomo, no puede definir el momento angular de los electrones individuales.

En los viejos tiempos (tal vez todavía se hace) calculábamos la estructura atómica usando un método Hartree-Fock con funciones de onda de electrones individuales como base, y como señala dmckee, los átomos tienen líneas espectrales que a menudo pueden considerarse aproximadamente como excitantes. electrón específico entre funciones de onda de electrones individuales. Sin embargo, lo que realmente estás haciendo es etiquetar todo el átomo como un yo , metro estado y no un electrón individual.

Hartree-Fock asume que la función de onda de múltiples electrones es un único determinante de Slater (en la base de onda de 1 electrón), en lugar de la suma de múltiples determinantes de Slater. Su respuesta plantea la pregunta: ¿En qué medida es eso cierto para los átomos ligeros y para los átomos pesados? No sé... Otra cosa en la que OP pudo haber estado pensando fue en la receta para calcular un símbolo de término de estado fundamental -- en.wikipedia.org/wiki/Term_symbol#Ground_state_term_symbol -- Siempre pensé que la receta era más- o menos una mnemotécnica, no una descripción literal de los electrones. Pero no sé.
¿La gente todavía usa símbolos de términos? Esa es una pregunta genuina, fue hace varias décadas como parte de un proyecto de pregrado que estaba haciendo este trabajo. Además, aunque mi memoria del período es vaga, estoy bastante seguro de que la mayor parte de nuestro código era Hartree-Fock + ajustes en lugar de un enfoque de HF puro.
Estoy completamente de acuerdo en que los estados no son simplemente los del átomo de hidrógeno, solo me refiero al hecho experimental de que se comportan mucho como si yo y metro son buenos números cuánticos para los estados.

Chico. Creo que el profesor de mi laboratorio de espectroscopia de posgrado 1 no estaría de acuerdo.

Quiero decir que puede medir la división fina e hiperfina de una variedad de átomos in situ y concuerda muy bien con los cálculos basados ​​en la suposición de que estos son buenos números cuánticos. Creo que podemos concluir que cualquier mezcla es a un nivel muy pequeño.


1 Un viejo emérito malhumorado que solo enseñó un par de laboratorios avanzados y parecía divertirse mucho haciéndolo.

De hecho, podría ser pequeño, pero ¿por qué es pequeño? Uno espera ingenuamente que la repulsión total del ee sea comparable a la atracción del e-núcleo, ¿verdad? (Espero que mi pregunta tenga una respuesta para el litio y otra diferente para el uranio).

El problema de su pregunta es realmente un problema, pero es un problema pequeño si lo compara con un problema de interacción bastante fuerte entre estos electrones que no puede tratarse casi clásicamente como una interacción de dos partículas en estados cuánticos definidos. Si asume (como suele hacer la gente) que el átomo con muchos electrones puede tratarse en la aproximación de un electrón (consideramos explícitamente que podemos elegir un electrón y describir su estado, y no el estado de todo el sistema), que es aproximación muy tosca, entonces no es gran cosa pensar que este electrón tiene un momento angular definido.