Дигидрогенный катион
-
Основные характеристики иона дигидрогена
- Ион дигидрогена — это молекулярный ион, состоящий из двух протонов и двух электронов, связанных ковалентной связью.
- Он имеет два основных состояния: 1sσg (X2Σ+g) и 2pσu (A2Σ+u), которые различаются по симметрии.
- Асимптотические разложения энергии показывают, что энергии этих состояний имеют одинаковое асимптотическое поведение, но различаются на величину, называемую расщеплением обменной энергии.
-
Энергетические уровни и обменная энергия
- Энергетические уровни иона дигидрогена могут быть точно рассчитаны с использованием обобщенной функции Ламберта W.
- Расщепление обменной энергии экспоненциально уменьшается с увеличением межъядерного расстояния.
- Ядерный сверхтонкий гамильтониан приводит к смешению вращательных уровней и вызывает орто-пара-переходы.
-
Приближение Борна-Оппенгеймера и квантовая электродинамика
- Приближение Борна-Оппенгеймера не подходит для точного описания иона дигидрогена, но может быть использовано для вычисления квантовых состояний вращательного и колебательного движения.
- Более точные методы, такие как нерелятивистская квантовая электродинамика (NRQED), необходимы для точного расчета колебательных состояний.
-
Экспериментальные исследования и точность
- Ион дигидрогена является одной из наиболее точно изученных молекул благодаря высокому уровню согласия между теоретическими и экспериментальными результатами.
- Эксперименты проводились в условиях сверхвысокого вакуума и с использованием специальных спектроскопических методов для достижения высокой точности измерений.
-
Образование и разрушение иона дигидрогена
- Ион образуется в космосе в результате взаимодействия космических лучей с молекулами водорода, а разрушается при взаимодействии с другими молекулами водорода.
- В лаборатории ион может быть получен путем бомбардировки электронами или в ячейке искусственного плазменного разряда.
-
Дополнительные сведения и рекомендации
- В статье также упоминаются другие квантово-механические системы с аналитическими решениями и обсуждаются задачи, связанные с молекулярной астрофизикой.