- Charakteristiky atómového modelu Schrödingera
- experiment
- Youngov experiment: prvá demonštrácia duality vlnových častíc
- Schrödingerova rovnica
- postuláty
- Články záujmu
- Referencie
Modelu atómu Schrödinger bol vyvinutý Erwin Schrödinger v roku 1926. Tento návrh je známa ako quantum mechanický model atómu, a opisuje správanie Vlnkovito elektrónu.
Schrödinger navrhol, že pohyb elektrónov v atóme zodpovedal dualite vlnových častíc, a preto sa elektróny mohli pohybovať okolo jadra ako stojaté vlny.
Schrödinger, ktorý získal Nobelovu cenu v roku 1933 za svoje príspevky k atómovej teórii, vyvinul rovnicu s rovnakým menom na výpočet pravdepodobnosti, že elektrón je v konkrétnej pozícii.
Charakteristiky atómového modelu Schrödingera
1s, 2s a 2p orbitaly v atóme sodíka.
- Opíšte pohyb elektrónov ako stojaté vlny.
- Elektróny sa neustále pohybujú, to znamená, že v atóme nemajú pevnú alebo definovanú polohu.
- Tento model nepredpovedá umiestnenie elektrónu ani neopisuje dráhu, ktorú prechádza v atóme. To len vytvára pravdepodobnostnú zónu na lokalizáciu elektrónu.
- Tieto oblasti pravdepodobnosti sa nazývajú atómové orbitaly. Orbitály opisujú translačný pohyb okolo jadra atómu.
- Tieto atómové orbitaly majú rôzne úrovne a podúrovne energie a možno ich definovať medzi elektrónovými mrakmi.
- Model neuvažuje o stabilite jadra, týka sa iba vysvetlenia kvantovej mechaniky spojenej s pohybom elektrónov v atóme.
Elektrónová hustota naznačuje pravdepodobnosť nájdenia elektrónu v blízkosti jadra. Čím bližšie je k jadru (fialová zóna), tým je pravdepodobnejšia, zatiaľ čo bude menšia, ak sa vzdiali od jadra (fialová zóna).
experiment
Schrödingerov atómový model je založený na Broglieho hypotéze, ako aj na predchádzajúcich atómových modeloch Bohra a Sommerfelda.
Broglie navrhol, že rovnako ako vlny majú vlastnosti častíc, aj častice majú vlastnosti vlny, ktoré majú pridruženú vlnovú dĺžku. Niečo, čo v tom čase vyvolalo veľa očakávaní, bol sám Albert Einstein, ktorý podporoval jeho teóriu.
De Broglieho teória však mala nedostatok, čo znamená, že význam samotnej myšlienky nebol dobre pochopený: elektrón môže byť vlnou, ale čo? Zdá sa, že potom reaguje Schrödingerova postava.
Rakúsky fyzik sa pri tom spoliehal na Youngov experiment a na základe svojich vlastných pozorovaní vyvinul matematický výraz, ktorý nesie jeho meno.
Tu sú vedecké základy tohto atómového modelu:
Youngov experiment: prvá demonštrácia duality vlnových častíc
Hypotéza de Broglieho o vlnovej a korpuskulárnej povahe hmoty môže byť demonštrovaná pomocou Youngovho experimentu, tiež známeho ako experiment s dvojitou štrbinou.
Anglický vedec Thomas Young položil základy pre Schrödingerov atómový model, keď v roku 1801 uskutočnil experiment na overenie vlnovej povahy svetla.
Počas experimentovania rozdelil Young vyžarovanie lúča svetla prechádzajúceho malou dierou cez pozorovaciu komoru. Toto rozdelenie sa dosiahne použitím 0,2 milimetrovej karty umiestnenej rovnobežne s lúčom.
Návrh experimentu bol uskutočnený tak, že lúč svetla bol širší ako karta, takže pri horizontálnom umiestnení karty bol lúč rozdelený na dve približne rovnaké časti. Výstup svetelných lúčov bol riadený zrkadlom.
Oba lúče svetla narazili na stenu v tmavej miestnosti. Tam sa preukázal interferenčný obrazec medzi dvoma vlnami, čo dokazuje, že svetlo sa môže správať ako častice aj ako vlna.
O storočie neskôr Albert Einsten túto myšlienku posilnil pomocou princípov kvantovej mechaniky.
Schrödingerova rovnica
Schrödinger vyvinul dva matematické modely, ktoré rozlišujú, čo sa stane v závislosti od toho, či sa kvantový stav mení s časom alebo nie.
Pre atómovú analýzu Schrödinger zverejnil na konci roku 1926 Schrödingerovu rovnicu nezávislú na čase, ktorá je založená na vlnových funkciách, ktoré sa správajú ako stojaté vlny.
To znamená, že vlna sa nepohybuje, jej uzly, to znamená jej rovnovážne body, slúžia ako pivot pre zvyšok štruktúry, ktorý sa pohybuje okolo nich a opisuje špecifickú frekvenciu a amplitúdu.
Schrödinger definoval vlny, ktoré elektróny opisujú ako stacionárne alebo orbitálne stavy, a sú zase spojené s rôznymi úrovňami energie.
Časovo nezávislá Schrödingerova rovnica je nasledovná:
Kde:
E : konštanta proporcionality.
Ψ : vlnová funkcia kvantového systému.
Η : Hamiltonovský operátor.
Časovo nezávislá Schrödingerova rovnica sa používa vtedy, keď pozorovateľná reprezentácia celkovej energie systému, známa ako hamiltonovský operátor, nezávisí od času. Funkcia, ktorá popisuje celkový pohyb vlny, však bude vždy závisieť od času.
Schrödingerova rovnica naznačuje, že ak máme vlnovú funkciu Ψ a na ňu pôsobí Hamiltonovský operátor, konštanta proporcionality E predstavuje celkovú energiu kvantového systému v jednom zo stacionárnych stavov.
Ak sa elektrón aplikuje na Schrödingerov atómový model, ak sa pohybuje v definovanom priestore, existujú diskrétne energetické hodnoty a ak sa elektrón voľne pohybuje v priestore, existujú nepretržité energetické intervaly.
Z matematického hľadiska existuje niekoľko riešení pre Schrödingerovu rovnicu, z ktorých každé riešenie predstavuje inú hodnotu pre konštantu proporcionality E.
Podľa Heisenbergovho princípu neurčitosti nie je možné odhadnúť polohu a energiu elektrónu. Vedci teda uznávajú, že odhad polohy elektrónu v atóme je nepresný.
postuláty
Postuláty Schrödingerovho atómového modelu sú tieto:
- Elektróny sa správajú ako stojaté vlny, ktoré sú distribuované v priestore podľa vlnovej funkcie Ψ.
-Elektróny sa pohybujú v atóme pri popisovaní orbitálov. Toto sú oblasti, kde je pravdepodobnosť nájdenia elektrónu podstatne vyššia. Uvedená pravdepodobnosť je úmerná druhej mocnine vlnovej funkcie Ψ 2 .
Elektrónová konfigurácia Schrödingerovho atómového modelu vysvetľuje periodické vlastnosti atómov a väzby, ktoré tvoria.
Atómový model Schrödingera však nezohľadňuje rotáciu elektrónov ani nezohľadňuje variácie v správaní rýchlych elektrónov v dôsledku relativistických účinkov.
Články záujmu
Atómový model De Broglie.
Chadwickov atómový model.
Heisenbergov atómový model.
Perrinov atómový model.
Thomsonov atómový model.
Daltonov atómový model.
Atómový model Dirac Jordan.
Atómový model Demokrita.
Bohrov atómový model.
Sommerfeldský atómový model.
Referencie
- Schrodingerov atómový model (2015). Získané z: quimicas.net
- Kvantový mechanický model atómu Získaný z: en.khanacademy.org
- Schrödingerova vlnová rovnica (sf). Univerzita Jaime I. Castellóna, Španielsko. Získané z: uji.es
- Moderná atómová teória: modely (2007). © ABCTE. Obnovené z: abcte.org
- Schrodingerov atómový model (sf). Obnovené z: erwinschrodingerbiography.weebly.com
- Wikipedia, bezplatná encyklopédia (2018). Schrödingerova rovnica. Obnovené z: es.wikipedia.org
- Wikipedia, bezplatná encyklopédia (2017). Youngov experiment. Obnovené z: es.wikipedia.org