Номер 225, страница 40 - гдз по химии 11 класс сборник задач Хвалюк, Резяпкин

225. В классической (Ньютоновской) механике для описания движения частицы в пространстве достаточно задать её координаты в каждый момент времени. Какая величина вместо координаты используется в квантовой механике для описания электрона в атоме?

В классической (Ньютоновской) механике движение материальной точки описывается траекторией — линией, которую частица описывает в пространстве с течением времени. Чтобы задать эту траекторию, достаточно знать координаты частицы $ (x, y, z) $ в каждый момент времени $ t $.

Однако на микроуровне, при описании поведения частиц, таких как электрон в атоме, классический подход оказывается неприменимым. Это связано с фундаментальными принципами квантовой механики, в частности с принципом неопределенности Гейзенберга. Этот принцип гласит, что невозможно одновременно точно измерить и координату, и импульс частицы. Чем точнее мы знаем положение электрона, тем менее определенным становится его импульс, и наоборот. Следовательно, понятие точной траектории для электрона в атоме теряет смысл.

Вместо координат для описания состояния электрона в квантовой механике используется математический объект, называемый волновой функцией, которую обычно обозначают греческой буквой пси ($ \Psi $). Волновая функция зависит от координат и времени $ \Psi(x, y, z, t) $ и несет в себе всю информацию о состоянии частицы.

Сама по себе волновая функция является комплексной величиной и не имеет прямого физического смысла. Однако её физический смысл раскрывается через квадрат её модуля $ |\Psi(x, y, z, t)|^2 $. Эта величина называется плотностью вероятности и показывает, какова вероятность обнаружить электрон в небольшом объеме пространства вокруг точки с координатами $ (x, y, z) $ в момент времени $ t $.

Таким образом, вместо точного местоположения электрона мы говорим о вероятностном "облаке", которое часто называют атомной орбиталью. Атомная орбиталь — это область пространства, в которой вероятность найти электрон наиболее высока (обычно более 90%).

Ответ: В квантовой механике для описания электрона в атоме вместо точных координат используется волновая функция ($ \Psi $). Квадрат модуля волновой функции ($ |\Psi|^2 $) определяет плотность вероятности нахождения электрона в той или иной точке пространства.