Na física atômica, um átomo helioide ou átomo de dois elétrons é um sistema quântico que consiste em um núcleo com carga de Ze e apenas dois elétrons. Este é o primeiro caso de sistemas de muitos elétrons em que o princípio de exclusão de Pauli desempenha um papel central. É um exemplo de um problema de três corpos.
Equação de Schrödinger Como o átomo de hélio neutro (He, Z = 2), o íon de hidrogênio negativo (H−, Z = 1), ou o íon de lítio positivo (Li+, Z = 3) as aproximações mais básicas para as soluções exatas envolvem escrever uma função de onda multi-elétron como um produto simples de funções de onda de um elétron e obter a energia do átomo no estado descrito por essa função de onda como a soma das energias da função de onda de componentes um-elétron. A equação de Schrödinger para qualquer sistema de dois elétrons é:
onde r1 é a posição de um elétron (r1 = |r1| é a sua magnitude), r2 é a posição do outro elétron(r2 = |r2| é a magnitude), r12 = |r12| é a magnitude da separação entre eles dada por
μé a massa reduzida de dois corpos de um elétron em relação ao núcleo de massa M
e Z é o número atômico do elemento (não um número quântico).
O termo cruzado de dois laplacianos
é conhecido como o termo de polarização de massa, que surge devido ao movimento de núcleos atômicos. A função de onda é uma função das posições dos dois elétrons:
Não há solução de forma fechada para esta equação.
Espectro O espectro óptico do átomo de dois elétrons tem dois sistemas de linhas. Um sistema para de linhas simples e um sistema orto de trigêmeos (grupo de três linhas com espaçamento próximo). Os níveis de energia no átomo para as linhas simples são indicados por 1S0 1P1 1D2 1F3 etc., e para os trigêmeos, alguns níveis de energia são divididos: 3S1 3P2 3P1 3P0 3D3 3D2 3D1 3F4 3F3 3F2. Terras alcalinas e mercúrio também têm espectros com características semelhantes, devido aos dois elétrons de valência externos.
Exemplos Os primeiros átomos de dois elétrons são: Z=1:H−ânion hidrogênioZ=2:Heátomo de hélioZ=3:Li+íon de lítioZ=4:Be2+íon de berílioZ=5:B3+íon de berílio
Categoria:Química quântica Categoria:Sistema de mecânica quântica