SCHRÖDINGERS ATOMODELL: EGENSKAPER, POSTULATER - FYSISK - 2025

Den atommodell Schrödinger utvecklades av Erwin Schrödinger i 1926. Detta förslag är känt som kvantmekanisk modell av atomen, och beskriver den vågliknande beteendet hos elektronen.

Schrödinger föreslog att rörelsen för elektronerna i atomen motsvarade vågpartikeldualiteten och följaktligen kunde elektronerna röra sig runt kärnan som stående vågor.

Schrödinger, som tilldelades Nobelpriset 1933 för sina bidrag till atomteorin, utvecklade ekvationen med samma namn för att beräkna sannolikheten för att en elektron befinner sig i en specifik position.

Egenskaper hos Schrödingers atomodell

1s, 2s och 2p orbitals inom en natriumatom.

-Beskriva rörelsen hos elektroner som stående vågor.

- Elektronerna rör sig konstant, det vill säga att de inte har en fast eller definierad position i atomen.

-Denna modell förutsäger inte platsen för elektronen och beskriver inte heller den väg den tar inom atomen. Det skapar bara en sannolikhetszon för att lokalisera elektronen.

-Denna sannolikhetsområden kallas atomiska orbitaler. Orbitalerna beskriver en translationell rörelse kring atomens kärna.

-Dessa atomiska orbitaler har olika nivåer och undernivåer av energi och kan definieras mellan elektronmoln.

-Modellen tänker inte på stabiliteten i kärnan, den hänvisar bara till att förklara kvantmekaniken förknippad med rörelsen av elektroner i atomen.

Elektrontäthet indikerar sannolikheten för att hitta en elektron nära kärnan. Ju närmare det är kärnan (lila zonen) desto mer sannolikt är det, medan det blir mindre om det rör sig bort från kärnan (lila zon).

Experimentera

Schrödingers atomodell bygger på Broglie-hypotesen, liksom på de tidigare atommodellerna från Bohr och Sommerfeld.

Broglie föreslog att precis som vågor har egenskaper hos partiklar, så har partiklar egenskaper hos vågor, som har en tillhörande våglängd. Något som genererade en hel del förväntningar vid den tiden, eftersom Albert Einstein själv stödjer sin teori.

Men de Broglie-teorin hade en brist, vilket var att meningen med själva idén inte var väl förstått: en elektron kan vara en våg, men av vad? Det är då som Schrödingers figur verkar svara.

För att göra detta förlitade sig den österrikiska fysikern på Youngs experiment och baserade på sina egna observationer utvecklade han det matematiska uttrycket som bär hans namn.

Här är de vetenskapliga grunderna för denna atommodell:

Youngs experiment: den första demonstrationen av vågpartikeldualitet

De Broglie-hypotesen om materiens våg och kroppsliga karaktär kan demonstreras med Youngs experiment, även känt som dubbelspalt-experimentet.

Den engelska forskaren Thomas Young lade grunden för Schrödingers atommodell när han 1801 genomförde experimentet för att verifiera ljusets vågkaraktär.

Under sitt experiment delade Young utsläppet från en ljusstråle som passerar genom ett litet hål genom en observationskammare. Denna uppdelning uppnås genom användning av ett 0,2 millimeter kort som är beläget parallellt med strålen.

Experimentets utformning gjordes så att ljusstrålen var bredare än kortet, varför strålen delades upp i två ungefär lika delar när kortet placerades horisontellt. Ljusstrålarnas utgång riktades av en spegel.

Båda ljusstrålarna träffade en vägg i ett mörkt rum. Där påvisades interferensmönstret mellan de två vågorna, vilket visade att ljus kunde bete sig både som en partikel och som en våg.

Ett sekel senare förstärkte Albert Einsten idén med hjälp av kvantmekanikens principer.

Schrödinger-ekvationen

Schrödinger utvecklade två matematiska modeller och skiljer vad som händer beroende på om kvanttillståndet ändras med tiden eller inte.

För atomanalys publicerade Schrödinger den tidsoberoende Schrödinger-ekvationen i slutet av 1926, som är baserad på vågfunktionerna som uppträder som stående vågor.

Detta innebär att vågen inte rör sig, dess noder, det vill säga dess jämviktspunkter, fungerar som en pivot för resten av strukturen att röra sig runt dem, och beskriver en specifik frekvens och amplitud.

Schrödinger definierade vågorna som elektroner beskriver som stationära eller orbitala tillstånd, och de är i sin tur associerade med olika energinivåer.

Den tidsoberoende Schrödinger-ekvationen är följande:

Var:

E : konstant av proportionalitet.

Ψ : vågfunktionen hos kvantsystemet.

Η : Hamiltonian operatör.

Den tidsoberoende Schrödinger-ekvationen används när den observerbara som representerar systemets totala energi, känd som Hamiltonian-operatören, inte beror på tid. Men funktionen som beskriver den totala vågrörelsen kommer alltid att bero på tiden.

Schrödinger-ekvationen indikerar att om vi har en vågfunktion Ψ, och den Hamiltonianska operatören verkar på den, representerar proportionalitetskonstanten E kvantsystemets totala energi i ett av dess stationära tillstånd.

Tillämpat på Schrödingers atomodell, om elektronen rör sig i ett definierat utrymme, finns det diskreta energivärden, och om elektronen rör sig fritt i rymden finns det kontinuerliga energinivåer.

Från matematisk synvinkel finns det flera lösningar för Schrödinger-ekvationen, varje lösning innebär ett annat värde för konstanten av proportionalitet E.

Enligt Heisenbergs osäkerhetsprincip är det inte möjligt att uppskatta en elektrons position och energi. Följaktligen inser forskare att uppskattningen av elektronens placering i atomen är felaktig.

postulat

Postulaten till Schrödingers atommodell är följande:

-Elektroner fungerar som stående vågor som är fördelade i rymden enligt vågfunktionen Ψ.

-Elektroner rör sig inom atomen i beskrivningen av orbitaler. Dessa är områden där sannolikheten för att hitta en elektron är betydligt högre. Den hänvisade sannolikheten är proportionell mot kvadratet för vågfunktionen Ψ ² .

Elektronkonfigurationen av Schrödinguer atommodell förklarar de periodiska egenskaperna hos atomer och bindningarna de bildar.

Schrödingers atommodell beaktar emellertid inte elektronernas snurr, och den beaktar inte heller variationer i beteendet hos snabba elektroner på grund av relativistiska effekter.

Artiklar av intresse

De Broglie atommodell.

Chadwicks atommodell.

Heisenberg atommodell.

Perrins atommodell.

Thomsons atommodell.

Daltons atommodell.

Dirac Jordan atommodell.

Atomisk modell av Democritus.

Bohrs atomodell.

Sommerfeld atommodell.

referenser

1. Schrodingers atomodell (2015) Återställd från: quimicas.net
2. Den kvantmekaniska modellen för atomen Återhämtad från: en.khanacademy.org
3. Schrödinger vågekvationen (sf). Jaime I. Castellón universitet, Spanien. Återställd från: uji.es
4. Modern atomteori: modeller (2007). © ABCTE. Återställd från: abcte.org
5. Schrodingers atomodell (sf). Återställd från: erwinschrodingerbiography.weebly.com
6. Wikipedia, The Free Encyclopedia (2018). Schrödinger-ekvation. Återställd från: es.wikipedia.org
7. Wikipedia, The Free Encyclopedia (2017). Youngs experiment. Återställd från: es.wikipedia.org