Was ist der Grund dafür, dass sich die Elektronen in einer bestimmten Unterschale in bestimmten bevorzugten Regionen orientieren?

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In meinem Lehrbuch heißt es: „Die magnetische Quantenzahl beschreibt das Verhalten eines Elektrons in einem Magnetfeld. Wir wissen, dass die Bewegung elektrischer Ladung immer mit einem Magnetfeld verbunden ist. Da das sich drehende Elektron einen Drehimpuls besitzt, erzeugt es einen sehr kleinen Magnetfeld, das mit dem äußeren Magnetfeld der Erde wechselwirkt. Unter dem Einfluss des äußeren Magnetfelds orientieren sich die Elektronen in einer bestimmten Unterschale in bestimmten bevorzugten Bereichen des Raums um den Kern herum. Diese werden als Orbitale bezeichnet".

Ich habe hier eine Frage. Wenn das äußere Magnetfeld der Erde der Grund dafür ist, dass sich die Elektronen in einer bestimmten Unterschale in bestimmten bevorzugten Regionen des Weltraums orientieren, dann

  • Würde es keine bestimmten Ausrichtungen von Elektronen geben, wenn es kein Erdmagnetfeld gibt? Wenn dies der Fall ist, ändert sich dann nicht die Geometrie der Verbindungen (aufgrund unterschiedlicher Winkel zwischen den Orbitalen) ohne das Erdmagnetfeld?

  • Und wird es nicht auch zum Absturz von Orbitalen führen, wenn keine bestimmte Ausrichtung vorliegt? Aber das passiert nie, hoffe ich. Was könnte dann die mögliche Erklärung sein, die für die oben genannten Fälle gegeben werden kann?

Selbst ich bin mit meiner Lehrbucherklärung zur Orientierung des Elektrons in der Unterschale nicht überzeugt. Wie konnte die P Orbitale nur wegen des Erdmagnetfeldes genau senkrecht zueinander orientiert sein? Wir können sogar andere Orbitale berücksichtigen. Gibt es noch andere Faktoren, die für die Ausrichtung verantwortlich sind?

Ich weiß nicht, ob ich das irgendwo falsch verstanden habe, wenn ja bitte erklären und entschuldigen Sie mich.

Ye, Gads! Dieser Text ist schlecht. Lauf, geh nicht weg von diesem Buch. Nimm es nicht ernst. Die Definition von Orbitalen ist falsch. Der Vorschlag, dass das Magnetfeld der Erde einen signifikanten Grad an Polarisation erzeugen kann, ist falsch (experimentell verwenden wir Multi-Tesla-Felder, um eine ausreichende Polarisation zu erhalten, um nützlich zu sein). Und obwohl es stimmt, dass es eine Wechselwirkung zwischen dem magnetischen Moment der Umlaufbahn und dem des Kerns gibt, hat der Text Ihnen nicht gesagt, wie das beobachtbar ist.

Antworten (2)

Ich denke, Sie haben recht, wenn Sie verwirrt sind. Das Magnetfeld der Erde oder jedes Magnetfeld außerhalb des Atoms kann Orbitale verzerren, ist aber nicht deren Erzeuger.

Orbitale sind der Ort im Raum, an dem die Wahrscheinlichkeit, ein Elektron zu finden, groß genug ist, um messbar zu sein. Im quantenmechanischen Rahmen spielen Orbitale die Rolle, die Orbits in klassischen Zentralpotentialen haben, zum Beispiel in der Gravitation.

Orbitale

Die fünf d-Orbitale in ψ(x, y, z)2 bilden sich, wobei ein Kombinationsdiagramm zeigt, wie sie zusammenpassen, um den Raum um einen Atomkern auszufüllen.

Die Wellenfunktionen, also die quantenmechanischen Lösungen der Schrödinger-Gleichung für das Atom, haben komplizierte Raumfunktionen. Ihr Quadrat beschreibt die Wahrscheinlichkeit, ein Elektron zu finden, das symmetrisch ist, aber nicht den ganzen Raum ausfüllt. Die Lösung, die die Figur ergibt, hängt von den n,l,m Quantenzahlen ab . Die Quantenzahl n definiert das Hauptenergieniveau, der Drehimpuls l (=2 in der Abbildung) ergibt die Formen, die wir in der Abbildung sehen, und das m ist entartet und kann sich in Magnetfelder aufspalten, wobei jedes Triplett ein bestimmtes Orbital definiert. Ohne äußere Magnetfelder sind die m Zustände energetisch entartet. Ein externes Magnetfeld würde die Entartung aufspalten und einen Unterschied im Muster oben im Raum erzeugen, aber es ist nicht der Schöpfer der Orbitale.

Um mit der Beantwortung dieser Frage zu beginnen, lassen Sie uns über ein zweiatomiges Molekül sprechen. In diesem Fall können wir die Kernachse als die z-Achse im Molekülgerüst definieren und über die Ausrichtung der verschiedenen Atomorbitale in Bezug darauf sprechen. Es gibt eine natürliche Wahl der Orientierung entlang der Bindung.

Für ein isoliertes Atom gibt es keine bevorzugte z-Achse, auf die sich die Orbitalausrichtung bezieht, aber was wir tun können, ist, die z-Achse so zu wählen, dass, wenn sich das Atom in einem Magnetfeld befände, die z-Achse entlang der Richtung des Feldes verlaufen würde. Die Projektion des Bahndrehimpulses entlang der z (magnetischen) Achse ist dann m hbar.

Das Buch ist stark verwirrt/verwirrend

Was ist der Grund dafür, dass sich die Elektronen in einer bestimmten Unterschale in bestimmten bevorzugten Regionen orientieren?
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