The Chemistry Maths Book, Second Edition

(Grace) #1

408 Chapter 14Partial differential equations


The graphs of these are shown in Figure 14.4. The number of radial nodes (spherical


nodal surfaces of the total wave function) isn 1 − 1 l 1 − 1 1, excluding the zero atr 1 = 10 when


l 1 > 10.


The energy


The allowed values of the energy are obtained from (14.75); whenλ 1 = 1 n, α 1 = 1 Z 2 nand


E 1 =−α


2


  1. Therefore


, n 1 = 1 1, 2, 3, = (14.82)


The number nis called the principal quantum number.


The total wave function


The total solutions of the Schrödinger equation for the bound states of the hydrogen-


like atom are


E


Z


n


n

=−


2

2

2


...............................................................................................................................

..

...

..

...

...

..

...

..

..

...

...

..

...

..

..

...

...

..

...

..

..

...

...

..

...

..

..

...

...

..

...

..

..

...

...

..

...

..

..

...

...

..

...

..

..

...

...

..

...

..

...

..

...

..

...

..

...

..

...

..

...

..

...

..

...

..

...

..

...

..

...

..

...

..

...

..

...

..

...

..

...

..

...

..

...

..

...

..

...

..

...

..

...

..

...

..

...

..

...

..

...

..

...

..

...

..

...

..

...

..

...

..

..

..

..

..

...

..

........

2


07


r


1 s


...
..
...
..
...
..
...
..
...
...
..
..
...
..
...
...
..
..
...
...
..
...
..
...
..
...
..
...
..
...
..
...
..
...
..
...
..
...
..
...
...
..
...
..
..
...
...
..
...
..
...
..
...
..
...
...
..
...
..
...
..
...
..
...
...
..
...
..
...
...
..
...
...
..
...
...
..
...
...
...
....
...
....
.....
........
..............
....................... ........................................................................................................................................................................................................................

..

...

..

...

...

..

..

...

..

...

...

..

..

...

..

...

...

..

..

...

..

...

...

..

..

...

..

...

...

..

..

...

..

...

...

..

..

...

..

...

...

..

..

...

..

...

...

..

..

...

...

..

...

..

..

...

...

..

...

..

..

...

...

..

...

..

..

...

...

..

...

..

..

...

...

..

...

..

..

...

...

..

...

..

..

...

...

..

...

..

...

..

...

..

...

..

...

..

...

..

...

..

...

..

...

..

...

..

...

..

...

..

..

..

..

..

...

..

0 14


r


........

1



2


2 s


2 p


...
..
...
..
...
..
...
..
...
...
..
..
...
..
...
...
..
..
...
...
..
...
..
...
..
...
..
...
..
...
..
...
..
...
..
...
..
...
..
...
..
...
...
..
..
...
...
..
...
..
...
..
...
..
...
..
...
..
...
..
...
..
...
...
..
..
...
...
..
...
..
...
..
...
..
...
...
..
...
..
...
...
..
...
..
...
..
...
...
..
...
...
...
...
...
...
....
.......
........

.........

........

......

......

.......

.......

........

..........

............

................

.....................................

..

..

...

..

...

...

..

...

...

..

...

...

..

...

...

...

...

....

................
......
.....
....
.....
....
.....
.....
.....
.....
.....
......
......
........
.........
...........
..................
.................................
............. ................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

..

...

..

...

...

..

..

...

..

...

...

..

..

...

..

...

...

..

..

...

..

...

...

..

..

...

..

...

...

..

..

...

..

...

...

..

..

...

..

...

...

..

..

...

..

...

...

..

..

...

...

..

...

..

..

...

...

..

...

..

..

...

...

..

...

..

..

...

...

..

...

..

..

...

...

..

...

..

..

...

...

..

...

..

..

...

...

..

...

..

...

..

...

..

...

..

...

..

...

..

...

..

...

..

...

..

...

..

...

..

...

..

..

..

..

..

...

..

0 21


r


........

2


3



3


3 s


3 p


3 d


...
..
...
..
...
..
...
..
...
...
..
..
...
..
...
...
..
..
...
...
..
...
..
...
..
...
..
...
..
...
..
...
..
...
..
...
..
...
..
...
..
...
...
..
..
...
...
..
...
..
...
..
...
..
...
..
...
..
...
..
...
..
...
...
..
..
...
...
..
...
..
...
..
...
..
...
...
..
...
..
...
..
...
..
...
...
..
...
...
..
...
...
..
...
...
...
....
................

......

....

....

....

....

....

....

....

.....

....

.....

.....

......

.......

.......

...............

..................................
...........................
.....................
.......................
................................

..

..

...

..

...

...

..

...

..

...

..

...

...

..

...

...

...

....

....

.......
.....
.....
...
....
....
...
...
....
...
...
....
...
....
...
....
....
....
....
....
.....
....
......
.......
.........
.........................................................

...................

......................

......................

..............................

...........

.......

.......

......

.....

.....

.....

......

......

.........

...........

..............................
.................
...............
.............
..............
................
................
.....................
................................
................................

Figure 14.4


Table 14.2 Radial functions R


n,l

(ρ), ρ= 2 Zr 2 n


nl Name R


n,l

(ρ)


10 1 s 2 Z


322

e


−ρ 22

20 2 s


21 2 p


30 3 s


31 3 p


32 3 d


1


930


32 2 2

Zeρ


−ρ

1


96


4


32 2

Ze()−



ρρ


ρ

1


93


66


32 2 2

Ze()−+



ρρ


ρ

1


26


32 2

Zeρ


−ρ

1


22


2


32 2

Ze()−



ρ


ρ
Free download pdf