SCHRÖDINGEROV ATOMSKI MODEL: KARAKTERISTIKE, POSTULATI - FIZIČKA - 2024

Atomska Model Schrödinger je razvio Erwin Schrödinger 1926. Ovaj prijedlog je poznat kao kvantnu mehaničku modelu atoma, a opisuje wavelike ponašanje elektrona.

Schrödinger je sugerirao da kretanje elektrona u atomu odgovara dualnosti valnih čestica, te bi se, prema tome, elektroni mogli kretati oko jezgre kao stojeći valovi.

Schrödinger, koji je 1933. dobio Nobelovu nagradu za doprinos atomskoj teoriji, razvio je istoimenu jednadžbu za izračunavanje vjerojatnosti da se elektron nalazi u određenom položaju.

Karakteristike atomskog modela Schrödingera

1s, 2s i 2p orbitale unutar atoma natrija.

-Opisati kretanje elektrona kao stojeće valove.

-Elektori se stalno kreću, tj. Nemaju fiksni ili definirani položaj unutar atoma.

- Ovaj model ne predviđa mjesto elektrona, niti opisuje put koji prolazi unutar atoma. Samo uspostavlja zonu vjerojatnosti za lociranje elektrona.

-Ova područja vjerojatnosti nazivaju se atomska orbitala. Orbitale opisuju translacijsko gibanje oko jezgre atoma.

-Ove atomske orbitale imaju različite razine i pod-nivoe energije i mogu se odrediti između elektronskih oblaka.

- Model ne razmišlja o stabilnosti jezgre, već se odnosi samo na objašnjavanje kvantne mehanike povezane s kretanjem elektrona unutar atoma.

Gustoća elektrona ukazuje na vjerojatnost pronalaska elektrona u blizini jezgre. Što se bliži jezgri (ljubičasta zona), to je veća vjerojatnost, dok će biti manje ako se odmakne od jezgre (ljubičasta zona).

Eksperiment

Schrödingerov atomski model zasnovan je na Broglijevoj hipotezi, kao i na prethodnim atomskim modelima Bohra i Sommerfelda.

Broglie je predložio da kao što valovi imaju svojstva čestica, tako i čestice imaju svojstva valova koje imaju pridruženu valnu duljinu. Nešto što je tada stvorilo mnoga očekivanja, budući da je i sam Albert Einstein podržavao svoju teoriju.

Međutim, de Broglieova teorija imala je nedostatak, a to je da smisao same ideje nije dobro shvaćen: elektron može biti val, ali od čega? Tada se čini da lik Schrödingera reagira.

Da bi to učinio, austrijski fizičar oslanjao se na Youngin eksperiment, a na temelju vlastitih opažanja razvio je matematički izraz koji nosi njegovo ime.

Evo znanstvenih osnova ovog atomskog modela:

Young-ov eksperiment: prva demonstracija dualnosti valnih čestica

De Broglieva hipoteza o valnoj i korpuskularnoj prirodi materije može se dokazati korištenjem Younginog eksperimenta, poznatog i kao eksperiment s dvostrukim prorezom.

Engleski znanstvenik Thomas Young postavio je temelje Schrödingerovom atomskom modelu kada je 1801. izveo eksperiment kako bi potvrdio valnu prirodu svjetlosti.

Tijekom svog eksperimentiranja, Young je podijelio emisiju snopa svjetlosti koji prolazi kroz malu rupu kroz promatračku komoru. Ova podjela postiže se upotrebom kartice od 0,2 milimetra, smještene paralelno s gredom.

Dizajn eksperimenta izveden je tako da je snop svjetlosti bio širi od kartice, pa je, postavljajući karticu vodoravno, snop bio podijeljen na dva približno jednaka dijela. Izlaz svjetlosnih zraka usmjeravao se ogledalom.

Obje zrake svjetlosti udarale su o zid u mračnoj sobi. Tamo je zabilježen interferencijski uzorak između dva vala, pokazujući tako da se svjetlost može ponašati i kao čestica i kao val.

Stoljeće kasnije, Albert Einsten pojačao je ideju koristeći principe kvantne mehanike.

Schrödingerova jednadžba

Schrödinger je razvio dva matematička modela, razlikujući što se događa ovisno o tome mijenja li se kvantno stanje s vremenom ili ne.

Za atomsku analizu, Schrödinger je krajem 1926. objavio vremenski neovisnu Schrödingerovu jednadžbu koja se temelji na valnim funkcijama koje se ponašaju kao stojeći valovi.

To podrazumijeva da se val ne kreće, da njegovi čvorovi, tj. Njegove ravnotežne točke, služe kao točka da se ostatak strukture kreće oko njih, opisujući specifičnu frekvenciju i amplitudu.

Schrödinger je definirao valove koje elektroni opisuju kao stacionarna ili orbitalna stanja, a oni su zauzvrat povezani s različitim razinama energije.

Vremenska neovisna Schrödingerova jednadžba je sljedeća:

Gdje:

E: konstanta proporcionalnosti.

Ψ: valna funkcija kvantnog sustava.

Η : Hamiltonski operator.

Vremenska neovisna Schrödingerova jednadžba koristi se kada promatrano predstavlja ukupnu energiju sustava, poznato kao Hamiltonov operator, ne ovisi o vremenu. Međutim, funkcija koja opisuje ukupno kretanje valova uvijek će ovisiti o vremenu.

Schrödingerova jednadžba označava da ako imamo valnu funkciju Ψ, a Hamiltonov operator djeluje na nju, konstanta proporcionalnosti E predstavlja ukupnu energiju kvantnog sustava u jednom od njegovih stacionarnih stanja.

Primijenjeno na Schrödingerov atomski model, ako se elektron kreće u definiranom prostoru, postoje diskretne energetske vrijednosti, a ako se elektron slobodno kreće u prostoru, postoje kontinuirani energetski intervali.

S matematičkog stajališta, postoji nekoliko rješenja za Schrödingerovu jednadžbu, a svako rješenje podrazumijeva različitu vrijednost za konstantu proporcionalnosti E.

Prema Heisenbergovom principu nesigurnosti, nije moguće procijeniti položaj i energiju elektrona. Prema tome, znanstvenici priznaju da je procjena položaja elektrona unutar atoma netočna.

postulati

Postulati Schrödingerovog atomskog modela su sljedeći:

-Elektori se ponašaju kao stojeći valovi koji su raspoređeni u prostoru prema valnoj funkciji Ψ.

-Elektori se kreću unutar atoma u opisu orbitala. To su područja gdje je vjerojatnost pronalaska elektrona znatno veća. Navedena vjerojatnost proporcionalna je kvadratu valne funkcije Ψ ².

Elektronska konfiguracija Schrödinguerovog atomskog modela objašnjava periodična svojstva atoma i veze koje tvore.

Međutim, Schrödingerov atomski model ne uzima u obzir spinove elektrona niti varijacije u ponašanju brzih elektrona zbog relativističkih efekata.

Članci interesa

De Broglieov atomski model.

Chadwickov atomski model.

Heisenbergov atomski model.

Perrinov atomski model.

Thomson-ov atomski model.

Daltonov atomski model.

Atomski model Dirac Jordana.

Atomski model Demokrita.

Bohrov atomski model.

Sommerfeldov atomski model.

Reference

1. Schrodingerov atomski model (2015).Obranjeno od: quimicas.net
2. Kvantni mehanički model atoma Ostvareno od: en.khanacademy.org
3. Schrödingerova valna jednadžba (sf). Sveučilište Jaime I. Castellón, Španjolska. Oporavak od: uji.es
4. Suvremena atomska teorija: modeli (2007). © ABCTE. Oporavak od: abcte.org
5. Schrodingerov atomski model (sf). Oporavak od: erwinschrodingerbiography.weebly.com
6. Wikipedia, Slobodna enciklopedija (2018). Schrödingerova jednadžba. Oporavilo sa: es.wikipedia.org
7. Wikipedia, Slobodna enciklopedija (2017). Youngov eksperiment. Oporavilo sa: es.wikipedia.org