Атомның квантомеханикалық моделі

Фотонның корпускулалы-толқындық дуализмі туралы түсініктерін барлық микроэлемент бөлшектеріне және әсіресе электрондарға қолдану негізінде кванттық механика пайда болды. Оның дамуына В.Гейзенберг және Э.Шредингер орасан зор үлес қосты. Салыстыру теориясына сәйкес атомдағы электрон координациясы мен оның импульсін бір мезгілде нақты анықтау мүмкін емес. Егер бөлшектің координациясын нақты анықтасаң, импульсты өлшеу қателігі шексіз үлкен болады. Осыған орай кванттық механикада микробөлшектің жағдайы координациясы мен импульсі арқылы сипатталмайды, оның орнына функция қолданылады. Бұл функция гректің «пси» ψ әрпімен белгіленеді. Функция атомдағы немесе молекуладағы электронның жағдайын сипаттайды және математикалық функция түрінде беріледі, әдетте толқындық функция немесе орбиталь деп аталады. Толқындық функция, кез–келген толқындық үрдістің амплитудасы тәрізді, оң және теріс мәндерге ие болады.

ψ – орбиталь, математикалық функция.

Ψ² шамасының мәні әрқашанда оң. Оның маңызды қасиеттері бар: берілген кеңістікте мәні көп болса, онда электронның осы кеңістікте өзінің әрекетін көрсету мүмкіндігі де жоғары, яғни оны белгілі бір физикалық үрдісте анықтауға болады. Келесі тұжырым нақтырақ мәлімет береді: электронды белгілі бір кіші көлемде ΔV табу мүмкіндігі ψ²·ΔV көбейтіндісімен өрнектеледі. Сонымен, ψ² шамасы белгілі кеңістік аймағында электронның табылу мүмкіндігі тығыздығын сипаттайды.

ψ²·ΔV-ΔV кеңістік бөлігіндегі элементтің табылу мүмкіндігінің өлшемі.

Басқаша айтқанда, электрон бұлтының тығыздығы толқындық функция квадратына пропорциональды.

Электронның атомдағы жағдайын бұлт түрінде сипаттаудың өз тиімділігі бар, себебі бұл жағдай атомдағы немесе молекуладағы электронның негізгі ерекшеліктерін жақсы көрсетеді. Электрон бұлтының белгілі, қатаң бекітілген өлшемдері жоқ: ядродан өте алыс қашықтықта да электронның табылу мүмкіндігі бар. Сондықтан электрон бұлты деп ядродан электрон массасы мен зарядының көпшілік бөлігі (90%) жинақталған кеңістік аймағын айтады.