Wasserstoffähnlich: Definition in der Chemie
Wasserstoffähnlich: Beschreibt ein Atom oder Ion, das wie Wasserstoff nur ein Elektron hat, etwa He⁺ oder Li²⁺. Ein solches Teilchen nennt man auch wasserstoffähnliches Atom.
Mit nur einem Elektron gibt es keine Abstoßung zwischen Elektronen, daher lässt sich die Schrödinger-Gleichung exakt lösen und liefert Energieniveaus von −13,6 eV × Z²/n², wobei Z die Kernladung und n die Schalennummer ist. In einem wasserstoffähnlichen Atom haben alle Orbitale derselben Schale, etwa 2s und 2p, dieselbe Energie. Wasserstoffähnliche Orbitale sind der Ausgangspunkt, um die komplizierteren Orbitale von Atomen mit vielen Elektronen zu beschreiben.
Beispiele
- Wasserstoff (H) – das einfachste wasserstoffähnliche Atom
- He⁺ – braucht 54,4 eV, um sein Elektron zu entfernen, das Vierfache der 13,6 eV von Wasserstoff
- Li²⁺ – ein Lithiumkern mit einem einzigen Elektron
- U⁹¹⁺ – Uran, in Teilchenbeschleunigern bis auf ein Elektron entblößt
Im Periodensystem
Jedes Element kann im Prinzip ein wasserstoffähnliches Ion bilden, indem es alle Elektronen bis auf eines verliert; ein Element mit der Ordnungszahl Z ergibt also ein Ion mit der Ladung (Z − 1)+.