MODEL ATOMOWY SCHRÖDINGERA: CHARAKTERYSTYKA, POSTULATY - FIZYCZNY - 2026

Model atomowy Schrödingera został opracowany przez Erwina Schrödingera w 1926 r. Propozycja ta znana jest jako kwantowy model mechaniczny atomu i opisuje falowe zachowanie elektronu.

Schrödinger zasugerował, że ruch elektronów w atomie odpowiada dualizmowi falowo-cząsteczkowemu, w związku z czym elektrony mogą poruszać się po jądrze jako fale stojące.

Schrödinger, któremu w 1933 roku przyznano Nagrodę Nobla za wkład w teorię atomową, opracował równanie o tej samej nazwie, aby obliczyć prawdopodobieństwo, że elektron znajduje się w określonej pozycji.

Charakterystyka atomowego modelu Schrödingera

Orbitale 1s, 2s i 2p w atomie sodu.

-Opis ruchu elektronów jako fal stojących.

- Elektrony poruszają się w sposób ciągły, to znaczy nie mają ustalonej lub określonej pozycji w atomie.

-Ten model nie przewiduje lokalizacji elektronu ani nie opisuje ścieżki, jaką przebywa w atomie. Po prostu ustala strefę prawdopodobieństwa, aby zlokalizować elektron.

-Te obszary prawdopodobieństwa nazywane są orbitaliami atomowymi. Orbitale opisują ruch translacyjny wokół jądra atomu.

-Te orbitale atomowe mają różne poziomy i podpoziomy energii i można je zdefiniować między chmurami elektronów.

-Model nie uwzględnia stabilności jądra, odnosi się jedynie do wyjaśnienia mechaniki kwantowej związanej z ruchem elektronów w atomie.

Gęstość elektronów wskazuje na prawdopodobieństwo znalezienia elektronu w pobliżu jądra. Im bliżej jądra (strefa fioletowa), tym bardziej prawdopodobne, podczas gdy będzie mniej, jeśli odsunie się od jądra (strefa fioletowa).

Eksperyment

Model atomowy Schrödingera oparty jest na hipotezie Brogliego, a także na poprzednich modelach atomowych Bohra i Sommerfelda.

Broglie zaproponował, że tak jak fale mają właściwości cząstek, tak cząstki mają właściwości fal i mają odpowiednią długość fali. Coś, co wzbudziło w tamtym czasie wiele oczekiwań, jako że sam Albert Einstein popierał jego teorię.

Jednak teoria de Brogliego miała pewną wadę, polegającą na tym, że znaczenie samej idei nie zostało dobrze zrozumiane: elektron może być falą, ale czym? Wtedy wydaje się odpowiadać postać Schrödingera.

Aby to zrobić, austriacki fizyk oparł się na eksperymencie Younga i na podstawie własnych obserwacji opracował matematyczne wyrażenie, które nosi jego imię.

Oto naukowe podstawy tego modelu atomowego:

Doświadczenie Younga: pierwsza demonstracja dualizmu korpuskularno-falowego

Hipotezę de Brogliego dotyczącą falowej i korpuskularnej natury materii można zademonstrować za pomocą eksperymentu Younga, znanego również jako eksperyment z podwójną szczeliną.

Angielski naukowiec Thomas Young położył podwaliny pod model atomowy Schrödingera, kiedy w 1801 roku przeprowadził eksperyment weryfikujący falową naturę światła.

Podczas swoich eksperymentów Young podzielił emisję wiązki światła przechodzącej przez mały otwór przez komorę obserwacyjną. Podział ten uzyskuje się za pomocą 0,2-milimetrowej karty umieszczonej równolegle do belki.

Projekt eksperymentu został wykonany w taki sposób, aby wiązka światła była szersza niż karta, dlatego przy poziomym ustawieniu karty wiązkę podzielono na dwie w przybliżeniu równe części. Strumień światła był kierowany przez lustro.

Oba promienie światła uderzyły w ścianę w ciemnym pokoju. Udowodniono tam wzorzec interferencji między dwiema falami, pokazując w ten sposób, że światło może zachowywać się zarówno jako cząstka, jak i jak fala.

Sto lat później Albert Einsten wzmocnił ten pomysł, wykorzystując zasady mechaniki kwantowej.

Równanie Schrödingera

Schrödinger opracował dwa modele matematyczne, rozróżniając, co się dzieje w zależności od tego, czy stan kwantowy zmienia się w czasie, czy nie.

Do analizy atomowej Schrödinger opublikował niezależne od czasu równanie Schrödingera pod koniec 1926 r., Które opiera się na funkcjach falowych zachowujących się jak fale stojące.

Oznacza to, że fala się nie porusza, a jej węzły, czyli punkty równowagi, służą jako oś dla poruszania się wokół nich reszty struktury, opisując określoną częstotliwość i amplitudę.

Schrödinger zdefiniował fale, które elektrony opisują jako stany stacjonarne lub orbitalne, które z kolei są powiązane z różnymi poziomami energii.

Niezależne od czasu równanie Schrödingera przedstawia się następująco:

Gdzie:

E : stała proporcjonalności.

Ψ : funkcja falowa układu kwantowego.

Η : Operator Hamiltona.

Niezależne od czasu równanie Schrödingera jest używane, gdy obserwowalna reprezentująca całkowitą energię układu, znana jako operator Hamiltona, nie zależy od czasu. Jednak funkcja opisująca całkowity ruch fal zawsze będzie zależeć od czasu.

Równanie Schrödingera wskazuje, że jeśli mamy funkcję falową Ψ i oddziałuje na nią operator Hamiltona, to stała proporcjonalności E reprezentuje całkowitą energię układu kwantowego w jednym z jego stanów stacjonarnych.

W odniesieniu do modelu atomowego Schrödingera, jeśli elektron porusza się w określonej przestrzeni, istnieją dyskretne wartości energii, a jeśli elektron porusza się swobodnie w przestrzeni, istnieją ciągłe przedziały energii.

Z matematycznego punktu widzenia istnieje kilka rozwiązań równania Schrödingera, każde rozwiązanie implikuje inną wartość stałej proporcjonalności E.

Zgodnie z zasadą nieoznaczoności Heisenberga nie jest możliwe oszacowanie położenia i energii elektronu. W konsekwencji naukowcy uznają, że oszacowanie położenia elektronu w atomie jest niedokładne.

Postulaty

Postulaty modelu atomowego Schrödingera są następujące:

-Elektrony zachowują się jak fale stojące, które są rozprowadzane w przestrzeni zgodnie z funkcją falową Ψ.

-Elektrony poruszają się w atomie podczas opisywania orbitali. Są to obszary, w których prawdopodobieństwo znalezienia elektronu jest znacznie wyższe. Odnośne prawdopodobieństwo jest proporcjonalne do kwadratu funkcji falowej Ψ ² .

Konfiguracja elektronowa modelu atomowego Schrödinguera wyjaśnia okresowe właściwości atomów i tworzone przez nie wiązania.

Jednak model atomowy Schrödingera nie bierze pod uwagę spinu elektronów ani zmian w zachowaniu szybkich elektronów w wyniku efektów relatywistycznych.

Ciekawe artykuły

Model atomowy De Brogliego.

Model atomowy Chadwicka.

Model atomowy Heisenberga.

Model atomowy Perrina.

Model atomowy Thomsona.

Model atomowy Daltona.

Model atomowy Diraca Jordana.

Atomowy model Demokryta.

Model atomowy Bohra.

Model atomowy Sommerfelda.

Bibliografia

1. Model atomowy Schrodingera (2015) Źródło: quimicas.net
2. Model kwantowo-mechaniczny atomu Pobrano z: en.khanacademy.org
3. Równanie falowe Schrödingera (sf). Uniwersytet Jaime I. Castellón, Hiszpania. Odzyskany z: uji.es
4. Współczesna teoria atomowa: modele (2007). © ABCTE. Odzyskany z: abcte.org
5. Model atomowy Schrodingera (sf). Odzyskany z: erwinschrodingerbiography.weebly.com
6. Wikipedia, wolna encyklopedia (2018). Równanie Schrödingera. Odzyskane z: es.wikipedia.org
7. Wikipedia, wolna encyklopedia (2017). Eksperyment Younga. Odzyskane z: es.wikipedia.org