¿Qué orbital ocupará un electrón libre en un átomo de hidrógeno?

si tuviéramos que mantener un electrón muy cerca de un átomo de hidrógeno que carece de un electrón, y luego tuviéramos que liberar el electrón sin agregarle ninguna energía cinética, ¿qué orbital ocuparía ese electrón?

Respuestas (2)

Un átomo de hidrógeno que carece de un electrón es un ion y se llama protón. Los niveles de energía del átomo de hidrógeno se pueden ver en la segunda página aquí . Lo que estás describiendo es un electrón en el nivel de ionización. Se puede atrapar allí y luego caerá en cascada hasta el nivel del suelo. Este será un problema probabilístico de mecánica cuántica, es decir, cuántos fotones se pueden producir en el momento en que el electrón queda atrapado en el estado fundamental. Tiene una alta probabilidad de emitir un único fotón de 13,6 ev que cae en el estado fundamental.

"cuántos fotones se pueden producir en el momento en que el electrón queda atrapado en el estado fundamental". esto es interesante, ¿entonces puede potencialmente crear un fotón para cada estado que pasa? como, moviéndose a través de estados excitados? pero suponiendo que, para empezar, no tiene energía cinética, ¿esta energía solo proviene de la aceleración debida al campo al que está expuesto el electrón? (disculpe mi terminología de novato)
Sí. clásicamente, un electrón que cae de energía cinética cero a un potencial irradiará continuamente y caerá sobre el protón y se neutralizará. Esta es una de las razones básicas para inventar la mecánica cuántica, la existencia de niveles estables en el descenso y un nivel del suelo que no se puede superar. Las transiciones intermedias tienen energía cuantificada para los fotones, característica del espectro del hidrógeno. en.wikipedia.org/wiki/Hydrogen_spectral_series
Entonces, ¿significa esto que debería haber 6 fotones liberados? uno por cada n nivel que pasa el electrón?
Esto es mecánica cuántica: habrá una probabilidad de que se liberen seis fotones en cascadas consecutivas, y todas las demás combinaciones. No he profundizado en el problema, pero sospecho que la "combinación" más probable será el estado fundamental de 13,6 ev con un fotón. Puedo estar equivocado
esto es fascinante, ¿es este un tema investigado a fondo? donde puedo leer sobre esto
es necesario un curso de mecánica cuántica para poder calcular probabilidades. ocw.mit.edu/courses/physics/8-04-quantum-physics-i-spring-2013 . Se ha estudiado para núcleos más complejos journals.aps.org/pr/abstract/10.1103/PhysRev.119.1502 pero las matemáticas de la mecánica cuántica son necesarios para entender el tema

Los orbitales se refieren a sistemas atómicos o iónicos estables. Un protón con dos electrones no sería estable; como dices, tendrías que mantenerlo allí con una fuerza externa.

En realidad, un protón con dos electrones es un ion de hidrógeno negativo. Aparentemente, en el espacio libre, los iones de hidrógeno negativos son (apenas) estables, con una energía de enlace de 0,75 eV .
¿Qué orbital ocupará un electrón libre en un átomo de hidrógeno?
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