Il modello del campo self-consistent e le sue applicazioni principali
Il modello del campo self-consistent è un approccio iterativo per studiare la struttura elettronica degli atomi, utilizzando un’approssimazione dell’hamiltoniano e risolvendo l’equazione di Schrödinger per ottenere orbitali più accurati. Questo metodo affronta la sfida delle repulsioni tra gli elettroni introducendo un campo medio generato dalla media delle posizioni degli altri elettroni, semplificando così l’equazione d’onda. La risoluzione graduale dell’equazione d’onda per ogni elettrone secondo il metodo di Hartree porta a una serie di soluzioni autocoerenti e a una rappresentazione accurata delle nuvole di carica.
Le funzioni d’onda proposte per ciascun elettrone nel modello del campo self-consistent vengono successivamente plausibilmente calcolate, tenendo conto del campo medio creato dagli altri elettroni per ottenere l’equazione d’onda approssimata per ciascuno di essi. Questo procedimento continua iterativamente fino a ottenere una serie di funzioni d’onda autocoerenti.
In sintesi, il modello contempla che ogni elettrone è rappresentato da un’equazione d’onda chiamata orbitale atomico, individuato da una serie di numeri quantici, e ha un’energia associata che determina la struttura energetica dell’atomo. Il processo di aufbau, derivante dal modello del campo self-consistent, definisce lo stato elettronico di un atomo introducendo progressivamente gli elettroni nei livelli orbitali secondo le regole di Hund e le regole di riempimento degli orbitali. Questo principio spiega la configurazione degli elettroni e la disposizione degli elementi nel Sistema Periodico.
Inoltre, il modello del campo self-consistent offre un approccio iterativo e accurato per comprendere la struttura elettronica degli atomi, consentendo di ottenere una visione dettagliata della distribuzione di carica e dell’energia degli elettroni in un atomo.