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量子力学は、物質やエネルギーの振る舞いを微視的レベルで理解するのに役立つ魅力的な分野です。量子力学の最も重要な概念の 1 つは、原子軌道と分子軌道の考え方です。

原子軌道は、原子核の周りの特定の場所で電子を見つける確率を表す数学関数です。原子内の各電子は、そのエネルギー レベル、角運動量、磁気モーメント、およびスピンを決定する 4 つの量子数の固有のセットによって記述できます。

各原子軌道の形状は、球面調和関数と呼ばれる式を使用して正確に表すことができます。これにより、原子核の周りの電子の推定位置が視覚的に表現されます。これらの表現は、多くの場合、一連の点として示され、それぞれが電子が存在する可能性のある場所を表しています。

一方、分子軌道は、分子内で電子を見つける確率を表します。密度汎関数理論と GPAW ライブラリのおかげで、N 次元のシュレディンガー方程式を解くという複雑な手順を経ることなく、分子の電子密度を導き出すことができます。電子密度は、分子の周囲の空間の任意の点で電子を見つける確率を指します。

分子軌道は、分子内の異なる原子からの原子軌道の重なりによって形成されます。これにより、分子の化学的性質を決定できる、独自の形状とエネルギー レベルを持つ新しい軌道が作成されます。

全体として、原子軌道と分子軌道を理解することは、原子レベルで物質とエネルギーの挙動を理解するために不可欠です。その背後にある計算は複雑になる可能性がありますが、これらの視覚的表現は、これらの概念を日常の人々にとってよりアクセスしやすく、理解しやすくするのに役立ちます.