Проблема несоответствия расстояний: почему уровни энергии становятся странными?

В этом видео разъясняется дискретная и логистическая природа энергий атомных оболочек, используя главное квантовое число «n» для обозначения энергетических уровней. Мы исследуем, как энергия медленно возрастает по мере увеличения «n», что является ключевым понятием в общей химии для понимания структуры атома. Оцените недостающее значение энергии для энергетической оболочки с n = 100. Если сейчас это кажется невозможным — хорошо. Вам пока не положено это знать. К концу этого видео вы точно поймете, почему энергии атомных оболочек являются одновременно дискретными и логистическими, и как эти идеи позволяют нам сделать разумную оценку для чрезвычайно высоких энергетических уровней, таких как n = 100. Мы разберем, как электроны занимают атомы с точки зрения энергии, расстояния от ядра, группировки и поведения, начиная с идеи атомных «колец», или энергетических уровней, обозначаемых квантовым числом n. Вы увидите, почему энергия существует только на определенных оболочках, почему электроны «перескакивают» между уровнями, а не плавно скользят, и как энергия возрастает по мере удаления оболочек от ядра. В чём подвох? Хотя энергия действительно увеличивается с ростом n, это увеличение происходит неравномерно. Вместо этого, разрывы между энергетическими уровнями уменьшаются по мере увеличения n — закономерность, описываемая здесь как логистическая, а не линейная или экспоненциальная. Используя упрощённые (имитационные) значения энергии, мы применяем эти идеи для оценки энергии оболочки n = 100 и объясняем, почему она должна быть больше, чем середина между соседними оболочками. ⚠️ Примечание: Числовые значения энергии, используемые в этом видео, приведены для большей ясности. В действительности атомные энергетические уровни отрицательны — посмотрите следующее видео, чтобы узнать почему. Вы узнаете, что все значения энергии отрицательны и стремятся к нулю по мере того, как «n» стремится к бесконечности, что иллюстрирует поведение электронных оболочек и дискретных энергетических уровней внутри атомов.