רמת אנרגיה – הבדלי גרסאות
תוכן שנמחק תוכן שנוסף
אין תקציר עריכה תגיות: חשד למילים בעייתיות אות סופית באמצע מילה הסרת קטגוריות חזרות הסרה או הוספה של תבנית הדורשת שינוי בערך |
מ שוחזר מעריכות של 46.116.236.32 (שיחה) לעריכה האחרונה של מקורות בבקשה |
||
שורה 1:
{{שכתוב|נושא=מדעי הטבע}}
'''רמת [[אנרגיה]]''' היא מושג [[פיזיקה|פיזיקלי]] המתאר את המצב ה[[אנרגיה|אנרגטי]] שבו נמצאת מערכת תחת השפעה של [[אנרגיה פוטנציאלית|פוטנציאל]], כאשר היא ב[[מצב קוונטי]] קשור. על פי [[מכניקת הקוונטים]], רמות אנרגיה הן בדידות, כלומר מערכת יכולה לקבל מספר סופי ובדיד של רמות אנרגיה, שערכן הוא מספר שלם מוכפל ב[[קבוע פלאנק]]. הערכים המותרים של האנרגיה נקבעים על ידי הפרמטרים של המערכת ([[מסה]], [[מטען חשמלי]] וכדומה) וסוג הפוטנציאל הקושר.
== תיאור פורמלי ==
את המערכת הפיזיקלית יש לייצג באמצעות [[המילטוניאן]], אשר מהווה ייצוג המכיל את כל משוואות התנועה של המערכת והפרמטרים שלה ([[מסה]], [[מהירות]], [[תנע]]).
בהינתן מערכת פיזיקלית עם [[המילטוניאן]]
: <math> \ H = \frac{p^2}{2m} + V(r)</math>
פותרים את [[משוואת שרדינגר]] כדי למצוא את ה[[מצב עצמי|מצבים העצמיים]] של המערכת ואת ההתפתחות שלהם בזמן. מצב עצמי של משוואת שרדינגר מקיים
: <math>\ H | n \rang = E_n | n \rang</math>
כאשר <math>E_n</math> היא האנרגיה העצמית של המערכת.
פתרונות המערכת מייצגים את רמות האנרגיה הבדידות המותרות במערכת.
ההתפתחות של מצב עצמי בזמן נתונה על ידי:
: <math> | \psi (t) \rang = e^{-i E_n t / \hbar} | n \rang</math>
== דוגמאות למערכות שיש להן רמות אנרגיה בדידות ==
* [[בור אינסופי]] (חלקיק בקופסה)
* [[אוסצילטור הרמוני קוונטי]]
* אלקטרון באטום ובפרט [[אטום המימן]]
* ב[[גביש]] רמות האנרגיה בדידות אך צפופות, והן מתוארות על ידי [[מבנה פסים]].
== רמות אנרגיה באטומים ==
{{הפניה לערך מורחב|אורביטל אטומי}}
על-פי [[מודל האטום של בוהר|מודל האטום העכשווי]], בנוי ה[[אטום]] מ'''גרעין''', בו נמצאים ה[[נייטרון|נייטרונים]], חסרי מטען חשמלי, וה[[פרוטון|פרוטונים]], בעלי מטען חשמלי חיובי, ומסביבו נעים ה[[אלקטרון|אלקטרונים]] בעלי מטען חשמלי שלילי ושקול למטען החיובי של הפרוטונים. האלקטרונים נעים '''ב[[אורביטל]]ים''' מוגדרים הנמצאים ב'''רמות אנרגיה''' מדורגות. כל רמת אנרגיה מכילה אורביטל אחד או יותר, על פי סדר מסוים בו ככל שהרמה גבוהה יותר כך היא כוללת יותר אורביטלים. כל אורביטל מאכלס עד 2 אלקטרונים.
{| class="wikitable" border="1" align=left
! [[מספר אטומי|מס' אטומי]]
! שם ה[[יסוד]]
! K
! L
! M
! N
! O
! P
|-
| 2
| [[הליום]]
| 2
|- bgcolor="#EFEFEF"
| 10
| [[ניאון]]
| 2
| 8
|-
| 18
| [[ארגון (יסוד)|ארגון]]
| 2
| 8
| 8
|- bgcolor="#EFEFEF"
| 36
| [[קריפטון]]
| 2
| 8
| 18
| 8
|-
| 54
| [[קסנון]]
| 2
| 8
| 18
| 18
| 8
|- bgcolor="#EFEFEF"
| 86
| [[רדון]]
| 2
| 8
| 18
| 32
| 18
| 8
|}
האלקטרונים מסודרים ברמות האנרגיה באופן קבוע, כך שמספר האלקטרונים המקסימלי בכל רמת אנרגיה אינו תלוי בסוג היסוד אליו הוא שייך.
על-פי התאוריה הנוכחית, מבנה אטום של [[גז אציל|גזים אצילים]] ([[הליום]], [[ניאון]] וכו') הוא הדגם השלם של סידור האלקטרונים ברמות האנרגיה השונות, וזהי השאיפה האנרגטית של כל אטום, להגיע למצב דמוי זה.
מספר האלקטרונים בכל רמת אנרגיה בכל אטום של גז אציל במצב נייטרלי ניתן לתיאור בטבלה משמאל (K, {{כ}}L וכו' מסמלים את רמות האנרגיה השונות). מספר האלקטרונים המרבי בכל רמת אנרגיה הוא 2n<sup>2</sup>. [כאשר n מסמל את מספר הקליפה]
כתוצאה מדחייה חשמלית בין האורביטלים השונים בכל רמת אנרגיה, האנרגיה של האורביטלים השונים משתנה ונוצרות לכל רמת אנרגיה (מלבד שתי הראשונות) '''תת-רמות'''. כל תת-רמה כוללת קבוצת אורביטלים מאותו סוג, ולכן, מספר תת-הרמות בכל רמה שווה למספר סוגי האורביטלים השונים באותה רמה. כלומר, ככל שהרמה גבוהה יותר, כך היא מכילה יותר תת-רמות.
[[קטגוריה:כימיה פיזיקלית]]
[[קטגוריה:מכניקת הקוונטים]]
[[קטגוריה:כימיה קוונטית]]
[[קטגוריה:כימיה תאורטית]]
| |||