Ich muss mir ein schönes Bild davon machen, wie sich das Elektron um den Kern bewegt? Ich finde das Konzept von Wahrscheinlichkeit und Orbitalen ziemlich schwer zu verstehen?
Lieber Ashok, es ist eine experimentell festgestellte Tatsache, dass die Bewegung von Elektronen innerhalb von Atomen es erfordert, dass wir über Wahrscheinlichkeitsverteilungen sprechen – und Wellenfunktionen, deren Betrag quadriert werden muss, um die Wahrscheinlichkeitsdichte zu erhalten. Die Gleichung für die Wellenfunktionen ist bekannt und schön genug, ihre Lösungen - die Orbitale - können gezeichnet werden. Dies ist eine viel "benutzerfreundlichere" Situation als in vielen anderen Bereichen der Physik, in denen die Objekte nicht einmal gezeichnet werden können.
Bevor die Quantenmechanik geboren wurde, hatte Niels Bohr ein einfacheres Modell des Wasserstoffatoms, das dem Sonnensystem ähnelte: Die Elektronen drehten sich einfach entlang Kreisen. Er postulierte, dass der Umfang des Kreises nicht willkürlich gewesen sein könne, sondern einer „diskreten“ Bedingung genügen müsse. Dies erfasste viele Eigenschaften des Wasserstoffatoms, war aber im Detail nicht richtig: Die Details erfordern Quantenmechanik und die probabilistische Sprache.
Sie sind nicht der Einzige, der damit Probleme hat – viele Leute, einschließlich berühmter Physiker (ganz zu schweigen von Tausenden von nicht so berühmten Physikern heute und vielen Physikfans), wollten die probabilistische Beschreibung nicht als grundlegend akzeptieren. Sie dachten, es müsse eine "verständlichere" Beschreibung geben, ähnlich der klassischen Physik. Diese Leute – einschließlich Einstein – haben sich jedoch als falsch erwiesen.
Ich finde die Wikipedia-Erklärung ziemlich explizit: Ein Atomorbital ist eine mathematische Funktion, die das wellenartige Verhalten entweder eines Elektrons oder eines Elektronenpaars in einem Atom beschreibt. Diese Funktion kann verwendet werden, um die Wahrscheinlichkeit zu berechnen, ein Elektron eines Atoms in einer bestimmten Region um den Atomkern herum zu finden.
Eigentlich „weiß“ niemand, was das Elektron um den Kern macht, aber was wir wissen, ist, dass der Absolutwert der Wellenfunktion die Wahrscheinlichkeitsdichte ist, dass das Elektron an diesem Punkt des Raums gefunden werden kann. Zeichnen Sie es und Sie erhalten die schönen Bilder der Orbitale. Ansonsten ist der Begriff „Bewegung“ ein klassischer, den man nicht direkt auf kleine Maßstäbe übertragen kann.
Das Elektron um den Kern herum wird durch eine komplexe Wellenfunktion mit Real- und Imaginärteilen beschrieben. Das Elektron wird nicht mehr so beschrieben, dass es sich um den Kern bewegt, sondern wird mit einer bestimmten Wahrscheinlichkeit um den Kern herum gefunden, wie durch die Schrödinger-Gleichung angegeben. Hier ist die Wahrscheinlichkeit ein Maß für die Wahrscheinlichkeit, ein Elektron über einem Bereich zu finden. Wenn man die Position des Elektrons vom Kern aus messen kann (aber natürlich kann das niemand in Wirklichkeit), dann wird er oder sie das Elektron mit einiger Wahrscheinlichkeit finden, und wenn man fortfährt, alle Positionen des Elektrons zu besetzen, die über den Zeitraum gemessen wurden dann findet er oder sie eine Form namens Orbital. Dies wird Ihnen helfen, besser zu visualisieren.
Rodrigues
Murod Abdukhakimov