题目
薛定谔方程为 (-(1)/(2)sum_(i=1)^4nabla_(i)^2-sum_(i=1)^4(5)/(x_(i))+sum_(i=1)^4sum_(j>i)(1)/(x_(i)x_{j)})Psi=EPsi 的体系是()。A. BeB. BC. B^+D. C
薛定谔方程为 $(-\frac{1}{2}\sum_{i=1}^{4}\nabla_{i}^{2}-\sum_{i=1}^{4}\frac{5}{x_{i}}+\sum_{i=1}^{4}\sum_{j>i}\frac{1}{x_{i}x_{j}})\Psi=E\Psi$ 的体系是()。
A. Be
B. B
C. $B^+$
D. C
题目解答
答案
C. $B^+$
解析
本题考查对薛定谔方程与原子体系对应关系的理解,解题的关键在于根据薛定谔方程中粒子数和相互作用项来判断对应的原子体系。
1. 确定体系中的粒子数
在薛定谔方程$(-\frac{1}{2}\sum_{i = 1}^{4}\nabla_{i}^{2}-\sum_{i = 1}^{4}\frac{5}{x_{i}}+\sum_{i = 1}^{4}\sum_{j>i}\frac{1}{x_{i}x_{j}})\Psi = E\Psi$中,求和符号$\sum_{i = 1}^{4}$表明体系中有$4$个粒子。在原子体系中,通常考虑的是电子,所以该体系有$4$个电子。
2. 分析各选项对应的电子数
- 选项A:Be(铍)
铍的原子序数$Z = 4$,其原子核外有$4$个电子。但对于多电子原子,其薛定谔方程中电子与原子核的相互作用项应该是$-\sum_{i = 1}^{n}\frac{Z}{r_{i}}$($n$为电子数,$Z$为原子序数,$r_{i}$为第$i$个电子到原子核的距离),这里$Z = 4$,而题目方程中电子与原子核的相互作用项是$-\sum_{i = 1}^{4}\frac{5}{x_{i}}$,所以A选项不符合。 - 选项B:B(硼)
硼的原子序数$Z = 5$,其原子核外有$5$个电子,与题目中体系有$4$个电子不符,所以B选项错误。 - 选项C:$B^+$(硼离子)
硼原子失去一个电子形成$B^+$离子,此时离子的原子核外有$4$个电子,与题目中体系的电子数一致。并且其电子与原子核的相互作用项中$Z = 5$,与题目方程中$-\sum_{i = 1}^{4}\frac{5}{x_{i}}$相符合,所以C选项正确。 - 选项D:C(碳)
碳的原子序数$Z = 6$,其原子核外有$6$个电子,与题目中体系有$4$个电子不符,所以D选项错误。