اتم هیدروژن: تفاوت میان نسخه‌ها

'''اتم هیدروژن''' یک تک [[اتم]] عنصر شیمیایی [[هیدروژن]] است. از نظر الکتریکی خنثی است و دارای یک بار مثبت یا [[پروتون]] و یک بار منفی یا [[الکترون]] است که با کمک [[قانون کولن|نیروی کولن]] به هسته پیوند خورده‌استخورده‌ است. '''هیدروژن اتمی''' سازندهٔ جرم ۷۵٪ عنصرهای جهان است.<ref>{{cite web

در زندگی روزانه در زمین اتم هیدروژن یا هیدروژن تک اتمی به سختی پیدا می‌شودمی‌شود، ولی برخلاف آن هیدروژن دوست دارد با دیگر عنصرها یا با خودش آمیخته شود و گاز هیدروژن ([[مولکول دواتمی]]) را بسازد.

فراوان‌ترین ایزوتوپ این عنصر، '''هیدروژن-۱''' یا '''پروتیم''' یا '''هیدروژن سبک''' است. این ایزوتوپ هیچ [[نوترون|نوترونی]] ندارد. ( تنها اتم بدون نوترون و پایدار ) دیگر [[ایزوتوپ‌های هیدروژن]] مانند [[دوتریوم]]، نوترون بیشتری دارد. رابطه‌هایی که در پایین آورده شده‌استشده‌ است، برای هر سه ایزوتوپ هیدروژن کار می‌کند. تنها مقدار [[ثابت ریدبرگ]] گوناگون است و برای هر ایزوتوپ باید اصلاح شود.

در ۱۹۱۴ [[نیلز بور]] با در نظر گرفتن چند فرض ساده‌کننده توانست بسامدهای طیفی هیدروژن را بدست آورد. فرض‌هایی که بور کرد پایهٔ [[مدل بور]] بود. همهٔ این فرض‌ها درست نبود اما در نهایت بور را به مقدار انرژی درستی رساند. در سال‌های ۱۹۲۵ تا ۱۹۲۶ درستی نتایج بور در بسامدها و ترازهای انرژی، توسط مکانیک کوانتوم و با بهره‌گیری از [[معادله شرودینگر|معادلهٔ شرودینگر]] نشان داده شد. معادلهٔ شرودینگر تراز انرژی هیدروژن و از آن بسامدهای خط‌های طیفی هیدروژن را محاسبه می‌کرد. همچنین با کمک این معادله می‌شد تابع موج الکترون‌ها (ابر الکترونی) را هم برای چندین حالت کوانتومی بدستبه‌دست آورد و در نتیجهٔ آن برای ویژگی [[ناهمسانگردی]] پیوندهای اتمی توضیحی پیدا کرد، چیزی که مدل بور در آن ناتوان بود.

معادلهٔ شرودینگر را می‌توان برای اتم‌ها و مولکول‌های پیچیده‌تر هم بکاربه‌کار بُرد.

مقدار دقیق ثابت ریدبرگ در بالا با این فرض است که هسته نسبت به الکترون دارای جرم بی‌نهایت است. برای هیدروژن-۱، هیدروژن-۲ ([[دوتریوم]]) و هیدروژن-۳ ([[تریتیوم]]) این ثابت باید اندکی اصلاح شود تا بتوان ذر سامانه به جای جرم ساده شدهٔ الکترون، جرم کاهش یافته را بکاربه‌کار برد. البته چون هسته بسیار سنگین تر از الکترون استاست، می‌توان گفت مقدار این دو یکسان است. ثابت ریدبرگ ''R_M'' برای یک اتم هیدروژن (با یک الکترون) برابر است با:<math>R_M = \frac{R_\infty}{1+m_{\mathrm{e}}/M},</math> که در آن ''<math>m_{\mathrm{e}}</math>'' جرم الکترون و '''M''' جرم هستهٔ اتم است. برای هیدروژن-۱ مقدار <math>m_{\mathrm{e}/M},</math> در حدود ۱/۱۸۳۶ است. این مقدار برای دوتریوم و تریتوم به ترتیب ۱/۳۶۷۰ و ۱/۵۴۹۷ می‌باشد.