Enunciado

(a) Calcule a posição em que a densidade radial de probabilidade é máxima, para o estado

n=2, l = 1 do átomo de hidrogénio, (b) Calcule em seguida o valor esperado da coordenada radial nesse estado, (c) Interprete o significado físico da diferença das respostas de (a) e (b). (Sugestão: Veja a figura 7-5.)

Passo 1

Saalve, tranquilo?

Vamos resolver juntos mais uma questão de física quântica?!

Passo 2

a) Função de onda relacionada ao estado quântico n = 2 , l = 1 e m l = 0 para o átomo de hidrogênio é

ψ 210 = 1 4 2 π 1 a 0 3 / 2 r a 0 e - r / 2 a 0 cos ⁡ θ

A função de probabilidade de densidade é

P 210 r ,   θ = ψ 210 ψ 210 * r 2 sin ⁡ θ = 1 4 2 π 1 a 0 3 / 2 r a 0 e - r / 2 a 0 cos ⁡ θ 2 r 2 sin ⁡ θ

→ P 210 r ,   θ = 1 32 π a 0 5 r 4 e - r / a 0 cos 2 ⁡ θ sin ⁡ θ

Passo 3

Para a densidade máxima de probabilidade

∂ ∂ r P 210 r = 0

Então, substituímos o valor obtido para P 210 obtido no passo anterior

∂ ∂ r 1 32 π a 0 5 r 4 e - r / a 0 cos 2 ⁡ θ sin ⁡ θ = 0

→ 1 32 π a 0 5 cos 2 ⁡ θ sin ⁡ θ ∂ ∂ r r 4 e - r / a 0 = 0

Rearranjando a equação

4 r 3 e - r / a 0 + r 4 - 1 a 0 e - r / a 0 = 0

∴ r = 4 a 0

Passo 4

b) o valor esperado para a coordenada radial é

r - 21 = n 2 a 0 1 + 1 2 1 - l l + 1 n 2

Substituindo os valores de l e n

r - 21 = 2 2 a 0 1 + 1 2 1 - 1 1 + 1 2 2

∴ r - 21 = 5 a 0

Passo 5

c) a diferença é devido ao faro que a densidade provável é assimétrica a respeito ao seu máximo.

Tem uma pequena probabilidade de achar o elétron com grandes raios.

E o valor médio na medida da localização é longe do centro e onde o elétron é mais provável de ser achado.

Resposta

Ei, a resposta está no passo a passo :)

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