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Article . 1941 . Peer-reviewed
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Rare-Earth and Transuranic Elements

Rare-earth and transuranic elements
Authors: Goeppert-Mayer, M.;

Rare-Earth and Transuranic Elements

Abstract

Verf. zeigt das starke Absinken der Energie und das Schrumpfen der räumlichen Ausdehnung der \(4f\)- bzw. \(5f\)-Eigenfunktion beim Überschreiten der ungefähren Kernladungszahl \(Z = 57\) bzw. \(Z = 92\). Dieses Vorkommnis bedeutet, daß von diesen Ordnungszahlen ab die \(4f\)- bzw. \(5f\)-Bahnen zu inneren Elektronenbahnen werden. Die erste Gruppe solcher Elemente im periodischen System sind die seltenen Erden; eine zweite analoge Gruppe scheint beim Uran zu beginnen. Als potentielle Energie zur Berechnung der Eigenfunktion und Bindungsenergie verwendet Verf. das statistische Thomas-Fermi-Potential des Atoms mit \(Z-1\) Elektronen. Die gesamte potentielle Energie, welche in die Differentialgleichung für den Radialteil der \(f\)-Eigenfunktion (mit dem Drehimpuls \(l = 3)\) eingeht, setzt sich aus diesem statistischen Potential, dem Zentrifugalpotential und dem Potential des \(f\)-Elektrons zusammen. Eine graphische Darstellung dieses Gesamtpotentials zeigt, daß es in zwei Radialbereichen negativ ist: 1) für große \(r\), wo ein kleines, sehr flaches Minimum analog zum Wasserstoffatom besteht. Das Fermipotential ist dort schon klein, so daß dieses Minimum nur wenig von \(Z\) abhängt; 2) wenn \(Z\) zunimmt, entwickelt sich ein zweites Minimum bei kleinerem. Kernabstand; es verschiebt sich mit wachsendem \(Z\) nach dem Atomkern hin, seine Tiefe wächst stark an und die Krümmung an der Minimalstelle nimmt zu. Eine qualitative Erörterung des tiefsten Energieniveaus und des Verhaltens der zugehörigen Eigenfunktion ergibt dann das eingangs beschriebene Verhalten der \(4f\)- bzw. \(5f\)-Eigenfunktionen, und eine eingehendere Berechnung der Bindungsenergien eines \(4f\)- bzw. \(5f\)-Elektrons in Abhängigkeit von der Kernladungszahl unterstützt diese Erörterung.

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Quantum theory, quantum theory

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