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HYDROGEN MOLECULE ION -e +e +e r1 r2 R

Hydrogen Molecule Ion

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Page 1: Hydrogen Molecule Ion

HYDROGENMOLECULE ION

-e

+e

+e

r1

r2

R

Page 2: Hydrogen Molecule Ion

HYDROGENMOLECULE ION

𝐻 = βˆ’β„2

2π‘šπ›»2 βˆ’

𝑒2

4πœ‹πœ–0(1

π‘Ÿ1+

1

π‘Ÿ2)

Page 3: Hydrogen Molecule Ion

πœ“ = 𝐴 πœ“0 π‘Ÿ1 βˆ’ πœ“0 π‘Ÿ2

πœ“0 π‘Ÿ =1

πœ‹π‘Ž3π‘’βˆ’ π‘Ÿ π‘Ž

Page 4: Hydrogen Molecule Ion

1 = πœ“βˆ’2𝑑3π‘Ÿ

1 = 𝐴 2 πœ“0(π‘Ÿ12𝑑3π‘Ÿ + πœ“0(π‘Ÿ2

2𝑑3π‘Ÿ βˆ’ 2 πœ“0(π‘Ÿ1 πœ“0(π‘Ÿ2 𝑑3π‘Ÿ

1 1πœ“0

I

𝐴 2 =1

2(1 βˆ’ 𝐼

Page 5: Hydrogen Molecule Ion

𝐼 = πœ“0(π‘Ÿ1 πœ“0(π‘Ÿ2 𝑑3π‘Ÿ

=1

πœ‹π‘Ž3 π‘’βˆ’(π‘Ÿ1+π‘Ÿ2 π‘Ž 𝑑3π‘Ÿ

π’“πŸ = π’“πŸ + π‘ΉπŸ βˆ’ πŸπ’“π‘Ήπ’„π’π’”πœ½

π’“πŸ = 𝒓

𝑹

𝐼 =1

πœ‹π‘Ž3 π‘’βˆ’ π‘Ÿ π‘Žπ‘’βˆ’ π‘Ÿ2+𝑅2βˆ’2π‘Ÿπ‘…π‘π‘œπ‘ πœƒ π‘Ž π‘Ÿ2π‘ π‘–π‘›πœƒπ‘‘π‘Ÿπ‘‘πœƒπ‘‘πœ™

πœ™ 2πœ‹

Page 6: Hydrogen Molecule Ion

πœƒ 𝑦 = π‘Ÿ2 + 𝑅2 βˆ’ 2π‘Ÿπ‘…π‘π‘œπ‘ πœƒ. 𝑑 𝑦2 = 2𝑦𝑑𝑦 = 2π‘Ÿπ‘…π‘ π‘–π‘›πœƒπ‘‘πœƒ

0

πœ‹

π‘’βˆ’ π‘Ÿ2+𝑅2βˆ’2π‘Ÿπ‘…π‘π‘œπ‘ πœƒ π‘Ž π‘ π‘–π‘›πœƒπ‘‘πœƒ

πœƒ = πœ‹

πœƒ = 0 𝑦 = π‘Ÿ βˆ’ 𝑅

𝑦 = π‘Ÿ + 𝑅=

1

π‘Ÿπ‘… π‘Ÿβˆ’π‘…

π‘Ÿ+𝑅

π‘’βˆ’ 𝑦 π‘Ž 𝑦𝑑𝑦

= βˆ’π‘Ž

π‘Ÿπ‘…π‘’βˆ’

π‘Ÿβˆ’π‘…π‘Ž π‘Ÿ + 𝑅 + π‘Ž βˆ’ π‘’βˆ’

π‘Ÿβˆ’π‘…π‘Ž ( π‘Ÿ βˆ’ 𝑅 + π‘Ž

0

∞

π‘’βˆ’π‘˜π‘₯π‘₯𝑛 𝑑π‘₯ =𝑛!

π‘˜π‘›

𝐼 =2

π‘Ž2π‘…βˆ’π‘’βˆ’ 𝑅 π‘Ž

0

∞

π‘Ÿ + 𝑅 + π‘Ž π‘’βˆ’2π‘Ÿπ‘Ž π‘Ÿπ‘‘π‘Ÿ + π‘’βˆ’

π‘…π‘Ž

0

𝑅

𝑅 βˆ’ π‘Ÿ + π‘Ž π‘Ÿπ‘‘π‘Ÿ + 𝑒 𝑅 π‘Ž 𝑅

∞

π‘Ÿ βˆ’ 𝑅 + π‘Ž π‘’βˆ’2 π‘Ÿ π‘Žπ‘Ÿπ‘‘π‘Ÿ

𝐼 = π‘’βˆ’ 𝑅 π‘Ž 1 +𝑅

π‘Ž+1

3

𝑅

π‘Ž

2

Page 7: Hydrogen Molecule Ion

𝐻 = βˆ’β„2

2π‘šπ›»2 βˆ’

𝑒2

4πœ‹πœ–0(1

π‘Ÿ1+

1

π‘Ÿ2)

ΓΆ π»πœ“ = πΈπœ“

βˆ’β„2

2π‘šπ›»2 βˆ’

𝑒2

4πœ‹πœ–0π‘Ÿ1,2πœ“0 π‘Ÿ1,2 = 𝐸1πœ“0(π‘Ÿ1,2)

π»πœ“βˆ’ = 𝐴 βˆ’β„2

2π‘šπ›»2 βˆ’

𝑒2

4πœ‹πœ–0(1

π‘Ÿ1+1

π‘Ÿ2πœ“0 π‘Ÿ1 βˆ’ πœ“0 π‘Ÿ2 = 𝐸1πœ“ βˆ’ 𝐴(

𝑒2

4πœ‹πœ–0 πœ“0 π‘Ÿ1π‘Ÿ1

βˆ’πœ“0 π‘Ÿ2π‘Ÿ2

πœ“0(π‘Ÿ1,2

Page 8: Hydrogen Molecule Ion

𝐻 = 𝐸1 βˆ’ π‘Ž 𝐴 2(𝑒2

4πœ‹πœ–0 πœ“0 π‘Ÿ1

1

π‘Ÿ2πœ“0 π‘Ÿ1 βˆ’ πœ“0 π‘Ÿ1

1

π‘Ÿ1πœ“0 π‘Ÿ2

𝐷 = πœ“0 π‘Ÿ1π‘Ž

π‘Ÿ2πœ“0 π‘Ÿ1

𝑋 = πœ“0 π‘Ÿ1π‘Ž

π‘Ÿ1πœ“0 π‘Ÿ2

Page 9: Hydrogen Molecule Ion

𝐷 =π‘Ž

π‘…βˆ’ (1 +

π‘Ž

𝑅 π‘’βˆ’2 𝑅 π‘Ž

𝑋 = (1 +𝑅

π‘Ž π‘’βˆ’ 𝑅 π‘Ž

𝐻 = 1 + 2𝐷 βˆ’ 𝑋

1 βˆ’ 𝐼𝐸1

𝐼 = π‘’βˆ’ 𝑅 π‘Ž 1 +𝑅

π‘Ž+1

3

𝑅

π‘Ž

2

Page 10: Hydrogen Molecule Ion

𝑉𝑝𝑝 =𝑒2

4πœ‹πœ–0

1

𝑅= βˆ’

2π‘Ž

𝑅𝐸1

πΈπ‘‘π‘œπ‘‘ = 𝐻 + 𝑉𝑝𝑝

πΈπ‘‘π‘œπ‘‘ = 1 + 2𝐷 βˆ’ 𝑋

1 βˆ’ πΌβˆ’2π‘Ž

𝑅𝐸1

Page 11: Hydrogen Molecule Ion

𝐹 π‘₯ =πΈπ‘‘π‘œπ‘‘βˆ’πΈ1

𝐹 π‘₯ = βˆ’1

𝐸11 + 2

𝐷 βˆ’ 𝑋

1 βˆ’ πΌβˆ’2π‘Ž

𝑅𝐸1 =

2π‘Ž

π‘…βˆ’ 1 βˆ’ 2

𝐷 βˆ’ 𝑋

1 βˆ’ 𝐼

𝐹 π‘₯ = βˆ’1 +2

π‘₯βˆ’ 2

1π‘₯ βˆ’ 1 +

1π‘₯ π‘’βˆ’2π‘₯ βˆ’ (1 + π‘₯ π‘’βˆ’π‘₯

1 βˆ’ π‘’βˆ’π‘₯(1 + π‘₯ +π‘₯2

3

= βˆ’1 +2

π‘₯

1π‘₯ βˆ’ 1 + π‘₯ +

π‘₯2

3 π‘’βˆ’π‘₯ βˆ’ 1 + π‘₯ + 1 π‘’βˆ’2π‘₯ + (π‘₯ + π‘₯2 π‘’βˆ’π‘₯

1 βˆ’ π‘’βˆ’π‘₯(1 + π‘₯ +π‘₯2

3

𝐹 π‘₯ = βˆ’1 +2

π‘₯

2π‘₯2

3βˆ’ 1 π‘’βˆ’π‘₯ + (1 + π‘₯ π‘’βˆ’2π‘₯

1 βˆ’ π‘’βˆ’π‘₯(1 + π‘₯ +π‘₯2

3

Page 12: Hydrogen Molecule Ion

-1.2

-1

-0.8

-0.6

-0.4

-0.2

0

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

Page 13: Hydrogen Molecule Ion

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