- Schrödingerin atomimallin ominaispiirteet
- Koe
- Youngin kokeilu: ensimmäinen aaltohiukkasten kaksinaisuuden osoitus
- Schrödingerin yhtälö
- postulaatit
- Kiinnostavat artikkelit
- Viitteet
Atomi malli Schrödingerin kehitettiin Erwin Schrödingerin vuonna 1926. Tämä ehdotus tunnetaan kvanttimekaniikan mallin atomin, ja kuvaa aaltomainen käyttäytymistä elektronin.
Schrödinger ehdotti, että atomien elektronien liikkuminen vastasi aalto-hiukkasten kaksinaisuutta, ja sen seurauksena elektronit voivat liikkua ytimen ympärillä seisovina aalloina.
Schrödinger, joka sai Nobel-palkinnon vuonna 1933 hänen panoksestaan atomiteoriaan, kehitti saman nimen yhtälön laskeakseen todennäköisyyden, että elektroni on tietyssä asemassa.
Schrödingerin atomimallin ominaispiirteet
1s, 2s ja 2p orbitaalit natriumatomissa.
- Kuvaile elektronien liikkumista seisovina aalloina.
-Elektronit liikkuvat jatkuvasti, ts. Heillä ei ole kiinteää tai määriteltyä paikkaa atomissa.
- Tämä malli ei ennusta elektronin sijaintia, eikä se kuvaa polkua, jonka se kulkee atomissa. Se vain perustaa todennäköisyysvyöhykkeen elektronin paikantamiseksi.
- Näitä todennäköisyysalueita kutsutaan atomiorbitaaleiksi. Orbitaalit kuvaavat translaation liikettä atomin ytimen ympärillä.
-Näillä atomiorbitaaleilla on erilaiset energiatasot ja alatasot, ja ne voidaan määritellä elektronipilvien välillä.
-Malli ei harkitse ytimen vakautta, se viittaa vain kvantimekaniikan selittämiseen, joka liittyy elektronien liikkeeseen atomissa.
Elektronien tiheys ilmaisee todennäköisyyden löytää elektroni lähellä ydintä. Mitä lähempänä se on ydin (violetti vyöhyke), sitä todennäköisempi se on, kun taas se on vähemmän, jos se siirtyy pois ytimestä (violetti vyöhyke).
Koe
Schrödingerin atomimalli perustuu Broglie-hypoteesiin, samoin kuin aiempiin Bohrin ja Sommerfeldin atomimalleihin.
Broglie ehdotti, että samoin kuin aaltoilla on hiukkasten ominaisuuksia, hiukkasilla on aaltojen ominaisuuksia, joilla on siihen liittyvä aallonpituus. Jotakin, joka tuotti tuolloin paljon odotuksia, oli Albert Einstein itse hänen teoriansa kannattaja.
De Broglie -teorialla oli kuitenkin puutteellisuus, mikä oli se, että itse idean tarkoitusta ei ymmärretty hyvin: elektroni voi olla aalto, mutta mitä? Silloin Schrödingerin luku näyttää vastaavan.
Tätä varten itävaltalainen fyysikko luottaa Youngin kokeiluun ja kehitti omien havaintojensa perusteella matemaattisen lausekkeen, joka kantoi hänen nimeään.
Tässä ovat tämän atomimallin tieteelliset perusteet:
Youngin kokeilu: ensimmäinen aaltohiukkasten kaksinaisuuden osoitus
De Broglie -hypoteesi aineen aalto- ja ruumiinluonteesta voidaan osoittaa käyttämällä Youngin koetta, joka tunnetaan myös kaksoisrako-kokeena.
Englantilainen tutkija Thomas Young loi perustan Schrödingerin atomimallille, kun hän vuonna 1801 suoritti kokeilun valon aallon luonteen todentamiseksi.
Kokeilunsa aikana Young jakoi valonsäteen säteilyn läpi pienen reiän havaintokammion läpi. Tämä jako saavutetaan käyttämällä 0,2 millimetrin korttia, joka on sijoitettu palkin suuntaisesti.
Kokeen suunnittelu tehtiin siten, että valonsäde oli korttia leveämpi, joten sijoitettaessa korttia vaakatasossa säde jaettiin kahteen suunnilleen yhtä suureen osaan. Valonsäteiden lähtöä ohjasi peili.
Molemmat valonsäteet osuivat seinämään pimeässä huoneessa. Siellä todistettiin kahden aallon välinen häiriökuvio, mikä osoitti, että valo pystyi käyttäytymään sekä hiukkasena että aallona.
Vuosisataa myöhemmin Albert Einsten vahvisti ajatusta kvanttimekaniikan periaatteilla.
Schrödingerin yhtälö
Schrödinger kehitti kaksi matemaattista mallia, erottaen mitä tapahtuu sen mukaan, muuttuuko kvanttitila ajan myötä vai ei.
Atomianalyysejä varten Schrödinger julkaisi vuoden 1926 lopussa ajasta riippumattoman Schrödingerin yhtälön, joka perustuu seisomaaltoina käyttäytyviin aaltofunktioihin.
Tämä merkitsee sitä, että aalto ei liiku, sen solmut, ts. Sen tasapainopisteet, toimivat kääntyvästi loput rakenteesta liikkua niiden ympärillä, kuvaten tiettyä taajuutta ja amplitudia.
Schrödinger määritteli aallot, joita elektronit kuvaavat paikallaan olevina tai kiertoradalla olevina tiloina, ja ne puolestaan liittyvät erilaisiin energiatasoihin.
Ajasta riippumaton Schrödinger-yhtälö on seuraava:
Missä:
E: suhteellisuusvakio.
Ψ: kvanttijärjestelmän aaltofunktio.
Η : Hamiltonin operaattori.
Ajasta riippumatonta Schrödinger-yhtälöä käytetään, kun havaittavissa oleva edustaa järjestelmän kokonaisenergiaa, joka tunnetaan Hamiltonin operaattorina, ei riipu ajasta. Kokonaallon liikettä kuvaava toiminto riippuu kuitenkin aina ajasta.
Schrödingerin yhtälö osoittaa, että jos meillä on aaltofunktio and ja Hamiltonin operaattori toimii siihen, suhteellisuusvakio E edustaa kvanttijärjestelmän kokonaisenergiaa yhdessä sen liikkumattomissa olosuhteissa.
Sovellettuna Schrödingerin atomimalliin, jos elektroni liikkuu määrätyssä tilassa, on erillisiä energia-arvoja, ja jos elektroni liikkuu vapaasti tilassa, on jatkuvia energiavälejä.
Matemaattisesta näkökulmasta Schrödingerin yhtälölle on olemassa useita ratkaisuja, kukin ratkaisu merkitsee eri arvoa suhteellisuusvakion E suhteelle.
Heisenbergin epävarmuusperiaatteen mukaan elektronin sijaintia ja energiaa ei ole mahdollista arvioida. Tämän seurauksena tutkijat tunnustavat, että arvio elektronin sijainnista atomissa on epätarkka.
postulaatit
Schrödingerin atomimallin oletukset ovat seuraavat:
-Elektronit käyttäytyvät seisovina aaltoina, jotka jakautuvat avaruudessa aaltofunktion according mukaan.
-Elektronit liikkuvat atomin sisällä kuvaaessaan kiertoratoja. Näillä alueilla elektronin löytämisen todennäköisyys on huomattavasti suurempi. Mainittu todennäköisyys on verrannollinen aaltofunktion square 2 neliöön.
Schrödinguerin atomimallin elektronikonfiguraatio selittää atomien jaksollisia ominaisuuksia ja niiden muodostamia sidoksia.
Schrödingerin atomimallissa ei kuitenkaan oteta huomioon elektronien spiniä eikä nopeiden elektronien käyttäytymisen variaatioita relativististen vaikutusten takia.
Kiinnostavat artikkelit
De Broglie-atomimalli.
Chadwickin atomimalli.
Heisenbergin atomimalli.
Perrinin atomimalli.
Thomsonin atomimalli.
Daltonin atomimalli.
Dirac Jordan-atomimalli.
Democrituksen atomimalli.
Bohrin atomimalli.
Sommerfeldin atomimalli.
Viitteet
- Schrodingerin atomimalli (2015). Palautettu osoitteesta: quimicas.net
- Atomin kvanttimekaaninen malli Palautettu osoitteesta: en.khanacademy.org
- Schrödinger-aaltoyhtälö (sf). Jaime I. Castellón University, Espanja. Palautettu: uji.es
- Moderni atomiteoria: mallit (2007). © ABCTE. Palautettu osoitteesta: abcte.org
- Schrodingerin atomimalli (sf). Palautettu osoitteesta: erwinschrodingerbiography.weebly.com
- Wikipedia, Vapaa tietosanakirja (2018). Schrödingerin yhtälö. Palautettu osoitteesta: es.wikipedia.org
- Wikipedia, Vapaa tietosanakirja (2017). Youngin kokeilu. Palautettu osoitteesta: es.wikipedia.org