atom wodoru (lub jon) to po prostu dowolna cząstka z jądrem i jednym elektronem.

To powinno wystarczyć, aby odpowiedzieć na zadane pytanie , ale pomyślałem, że powinienem powiedzieć trochę więcej, ponieważ niektóre z tych odpowiedzi są potencjalnie zagmatwane.

Historyczny powód, dla którego wzór Rydberga działa tylko dla atomów wodoru, jest taki, że pierwotnie sformułowano go w celu wyjaśnienia linii widmowych wodoru. Nigdy nie miał na celu wyjaśnienia widm atomów wieloelektronowych.

Jednak fizycznym powodem jest to, że wzór Rydberga wykorzystuje poziomy energii, które zależą tylko od głównej liczby kwantowej $ n $, która musi być dodatnią liczbą całkowitą:

$$ \ bar {\ nu} = Z ^ 2 \ mathcal {R} \ left (\ frac {1} {n_1 ^ 2} - \ frac {1} {n_2 ^ 2} \ right) \ qquad n_1, n_2 \ in \ mathbb {Z} ^ + $$

i obecnie wiemy, że dotyczy to tylko atomów wodoru ; $ ^ * $ poziomy energii atomów wieloelektronowych zależą zarówno od $ n $, jak i $ l $. $ ^ \ dagger $

$ n $ -zależność wynosiła później pomyślnie zracjonalizowane przez model Bohra, ale stwierdzenie, że „wzór Rydberga działa tylko dla atomów wodoru, ponieważ model Bohra działa tylko dla nich” jest mylące i mija się z celem, ponieważ:

1. Oznacza to, że formuła Rydberga została wyprowadzona z modelu Bohra, co nie jest prawdą; został on ustalony jedynie empirycznie, a wzór był starszy od modelu Bohra o 25 lat.
2. Model Bohra po prostu nie działa dla atomów wodoru. Fakt, że odtwarza formułę Rydberga, należy po prostu uznać za nieoczekiwany traf ; Bohr doszedł do prawidłowego wyniku niewłaściwą metodą.
3. Nie daje to żadnego rzeczywistego wglądu w prawidłowy powód, dla którego wzór Rydberga nie ma zastosowania do helu itp. (O czym krótko wspomniałem powyżej).

$ ^ * $ W rzeczywistości poziom energii wodoru nie zależy tylko od $ n $ (ze względu na różne małe efekty, takie jak - ale nie tylko - sprzężenie spin-orbita i rozszczepienie nadsubtelne). Wikipedia zawiera dobry przegląd tematu tutaj, a większość podręczników do zarządzania jakością ma rozdział dotyczący atomu wodoru, w którym omawia się te zaburzenia hamiltonianu i ich wpływ na energie. Nic dziwnego, że niemożność wyjaśnienia tego była jedną z wad modelu Bohra.

$ ^ \ dagger $ Oczywiście jest tu również seria przybliżeń. Poziomy energii atomów wieloelektronowych są tylko w przybliżeniu opisane przez sumy energii orbitalnych, więc energie przejścia są tylko w przybliżeniu równe różnicy energii między dwoma orbitali.

Atomy wodóropodobne to atomy z pojedynczym elektronem „orbitującym” w jądrze, które ma więcej niż jeden nukleon. Jak zauważył @Xerxes w komentarzu, w zasadzie jądro może być złożone z cząstek innych niż protony i neutrony (nukleony). Pozyton może być tego skrajnym przykładem.

Wikipedia faktycznie zawiera wpis o atomach wodoru, który wykracza nieco poza to, o co prosiłeś.

Jony wodoropodobne to jony, które mają tylko jeden elektron, tak jak atom wodoru.

Fakt, że te jony mają tylko jeden jon w najbardziej zewnętrznej powłoce, ułatwia analizę ich promienia i energii , ponieważ do ich opisu można użyć prostego modelu elektrostatycznego. Gatunki posiadające wiele elektronów są trudne do zbadania i wykraczają poza zakres modelu Bohra. Dzieje się tak, ponieważ repluzje międzyelektronowe są trudne do wyjaśnienia w oddziaływaniach elektrodynamicznych, które tworzą związany system atomu.

W duchu znanego chemika z University of Nottingham Sir Martyn Poliakoff, który komentuje w odcinku Periodic videos Helium in Disguise (także YouTube):

Wielokrotnie dla naukowców, jeśli słyszą coś zaskakującego, co sprawia, że ​​myślą w inny sposób, jest to naprawdę dobre.

Dodam do innych doskonałych odpowiedzi, wymieniając niektóre rzadziej spotykane „atomy” wodoru .

Film to o ciężkim wodorze mionowym lub tak zwanym $ {} ^ {4.1} H $ jest omówione na końcu tej listy. Tak, wymawia się to jako „wodór czteropunktowy”. Zobacz artykuł New Scientist Przebranie atomowe sprawia, że ​​hel wygląda jak wodór oraz artykuł opublikowany w Science Kinetic Isotope Effects for the Reactions of Muonic Helium and Muonium with H2 Fleming, DG et al. Science 28 stycznia 2011: Vol. 331, wydanie 6016, str. 448-450, DOI: 10.1126 / science.1199421

Positronium : (e + e− )

Pozyton (Ps) to układ składający się z elektronu i jego antycząstki, pozytonu, połączone razem w egzotyczny atom, a konkretnie w onium.

Ma stany Rydberga z $ E_n \ sim - (6.8eV) / n ^ 2 $ lub o połowę mniejszy niż normalny wodór, ponieważ masa zredukowana jest o połowę mniejsza niż elektronu związanego z dużo cięższym przedmiotem. Triplet o dłuższej żywotności $ {} ^ 3S_1 $ ma średni czas życia około 142 ns i rozpada się w wyniku anihilacji elektronów pozytonowych na trzy fotony promieniowania gamma. Czasami jest badany poprzez spowolnienie i zatrzymanie pozytonów w sproszkowanym MgO, gdzie wychwytują one elektron i zwykle pozostają stosunkowo niezakłócone przez inne atomy.

Mion : (μ + e−)

Mion to egzotyczny atom składający się z antymuonu i elektronu, który został odkryty w 1960 roku i któremu nadano symbol chemiczny Mu . W czasie 2,2 µs życia mionu mion może przenikać do związków, takich jak chlorek mionu (MuCl) lub mionek sodu (NaMu). Ze względu na różnicę mas między antymonem a elektronem mion (μ + e−) jest bardziej podobny do atomowego wodoru (p + e-) niż pozytronu (e + e−). Jego promień Bohra i energia jonizacji mieszczą się w granicach 0,5% wodoru, deuteru i trytu, więc można go z powodzeniem uznać za egzotyczny lekki izotop wodoru .

Prawdziwy mion : (μ + μ−)

Prawdziwy mion lub mionon to egzotyczny atom złożony z antymuonu i mionu. Nie został jeszcze zaobserwowany, ale mógł powstać w wyniku zderzenia wiązek elektronów i pozytonów.

Wodór mionowy :

Ujemne miony mogą jednak tworzyć atomy mionowe (poprzednio nazywane atomami mu-mezowymi), zastępując elektron w zwykłych atomach. Atomy wodoru mionowego są znacznie mniejsze niż typowe atomy wodoru, ponieważ znacznie większa masa mionu daje mu znacznie bardziej zlokalizowaną funkcję falową stanu podstawowego niż obserwuje się w przypadku elektronu.

Hel mionowy :

Hel mionowy powstaje poprzez zastąpienie mionu jednego z elektronów helu-4. Mion krąży znacznie bliżej jądra, więc hel mionowy można zatem uważać za izotop helu, którego jądro składa się z dwóch neutronów, dwóch protonów i mionu, z jednym elektronem na zewnątrz. Potocznie można by go nazwać „helem 4.1”, ponieważ masa mionu jest nieco większa niż 0,1 amu. Z chemicznego punktu widzenia hel mionowy, posiadający niesparowany elektron walencyjny, może wiązać się z innymi atomami i zachowuje się bardziej jak atom wodoru niż obojętny atom helu.

Mionowe ciężkie atomy wodoru z mion ujemny może ulec fuzji jądrowej w procesie fuzji katalizowanej mionami, po tym jak mion może opuścić nowy atom, aby wywołać fuzję w innej cząsteczce wodoru. Proces ten trwa, dopóki ujemny mion nie zostanie uwięziony przez atom helu i nie może opuścić, dopóki nie rozpadnie się.

powyżej: z New Scientist.

Myślę, że jednym z kluczowych aspektów pomijanych w tych odpowiedziach jest przybliżenie Borna-Oppenheimera. Jądro dowolnego atomu można przybliżyć jako punkt z bardzo niewielką korektą relatywistyczną ze względu na jego masę. Z drugiej strony elektron jest w zasadzie bezmasowy (mówiąc porównawczo. Wiem, że nadal jest fermionem i ma masę). Kiedy umieścisz więcej niż jeden elektron na którejkolwiek orbicie, te relatywistyczne poprawki będą miały konsekwencje. Tak więc `` podobny do wodoru '' oznacza każdy atom, który nie potrzebuje wglądu Pauliego ani Diraca, aby wyjaśnić odchylenia w widmach, tj. Model Bohr.

Systemy z jednym elektronem są znane jako związki wodorowe / wodorowe, takie jak He +, Li2 +, Be3 + itp.