SCHRÖDINGERJEV ATOMSKI MODEL: ZNAČILNOSTI, POSTULATI - FIZIČNO - 2026

Atomska Model Schrödingerjeva je razvil Erwin Schrödinger leta 1926. Ta predlog je znan kot kvantno mehanski model atoma, in opisuje obnašanje valovni elektronov.

Schrödinger je predlagal, da gibanje elektronov v atomu ustreza dvojnosti valovnih delcev in posledično bi se lahko elektroni gibali okoli jedra kot stoječi valovi.

Schrödinger, ki je bil leta 1933 za svoje prispevke k atomski teoriji prejel Nobelovo nagrado, je razvil istoimensko enačbo za izračun verjetnosti, da je elektron v določenem položaju.

Značilnosti atomskega modela Schrödingerja

1s, 2s in 2p orbitale v natrijevem atomu.

-Opišite gibanje elektronov kot stoječe valove.

-Elektroni se gibljejo nenehno, torej nimajo fiksnega ali definiranega položaja znotraj atoma.

- Ta model ne predvideva lokacije elektrona niti ne opisuje poti, ki jo vodi znotraj atoma. Pravkar vzpostavi verjetnostno območje za iskanje elektrona.

-Ta verjetnostna območja imenujemo atomska orbitala. Orbitale opisujejo translacijsko gibanje okoli jedra atoma.

-Ta atomska orbitala ima različne ravni in nivoje energije, in jih je mogoče določiti med elektronskimi oblaki.

-Model ne razmišlja o stabilnosti jedra, temveč se nanaša le na razlago kvantne mehanike, povezane z gibanjem elektronov znotraj atoma.

Gostota elektronov kaže na verjetnost najdbe elektrona v bližini jedra. Bolj ko je bližje jedru (vijolična cona), večja je verjetnost, manj pa bo, če se odmakne od jedra (vijolična cona).

Preizkus

Schrödingerjev atomski model temelji na Broglijevi hipotezi, pa tudi na prejšnjih atomskih modelih Bohra in Sommerfelda.

Broglie je predlagal, da podobno kot imajo valovi lastnosti delcev, imajo tudi delci lastnosti valov, ki imajo povezano valovno dolžino. Nekaj, kar je takrat ustvarilo veliko pričakovanja, saj je Albert Einstein sam podprl svojo teorijo.

Vendar je teorija de Broglieja imela pomanjkljivost, kar je, da smisel same ideje ni bil dobro razumljen: elektron je lahko val, a kaj? Takrat se zdi, da se lik Schrödingerja odziva.

Da bi to storil, se je avstrijski fizik oprl na Youngin poskus in na podlagi lastnih opazovanj razvil matematični izraz, ki nosi njegovo ime.

Tu so znanstveni temelji tega atomskega modela:

Young-ov poskus: prva demonstracija dvojnosti valovnih delcev

De Broglievo hipotezo o valovni in korpuskularni naravi materije je mogoče dokazati z Youngovim eksperimentom, poznanim tudi kot eksperiment z dvojnimi režami.

Angleški znanstvenik Thomas Young je postavil temelje Schrödingerjevemu atomskemu modelu, ko je leta 1801 izvedel poskus, da bi preveril valovno naravo svetlobe.

Med eksperimentiranjem je Young razdelil oddajanje snopa svetlobe, ki skozi opazovalno komoro skozi majhno luknjo. Ta delitev se doseže z uporabo 0,2 milimetrske kartice, nameščene vzporedno s snopom.

Zasnova poskusa je bila narejena tako, da je bil svetlobni žarek širši od kartice, zato je bil pri postavitvi kartice snop razdeljen na dva približno enaka dela. Izhod svetlobnih žarkov je usmerjalo ogledalo.

Oba snopa svetlobe sta udarila v steno v temni sobi. Tam je bil prikazan interferenčni vzorec med obema valoma, s čimer se je pokazalo, da se lahko svetloba obnaša kot delček in kot val.

Stoletje pozneje je Albert Einsten to idejo okrepil z načeli kvantne mehanike.

Schrödingerjeva enačba

Schrödinger je razvil dva matematična modela in razlikoval, kaj se zgodi, odvisno od tega, ali se kvantno stanje s časom spreminja ali ne.

Za atomsko analizo je Schrödinger konec leta 1926 objavil časovno neodvisno Schrödingerjevo enačbo, ki temelji na valovnih funkcijah, ki se obnašajo kot stoječi valovi.

To pomeni, da se val ne premika, njegova vozlišča, torej ravnotežne točke, služijo kot vrtišče, da se preostala struktura giblje okoli njih, opisuje določeno frekvenco in amplitudo.

Schrödinger je opredelil valove, ki jih elektroni opisujejo kot stacionarna ali orbitalna stanja, ti pa so povezani z različnimi nivoji energije.

Časovno neodvisna Schrödingerjeva enačba je naslednja:

Kje:

E : konstanta sorazmernosti.

Ψ : valovna funkcija kvantnega sistema.

Η : Hamiltonski operater.

Časovno neodvisna Schrödingerjeva enačba se uporablja, kadar opazovano, ki predstavlja skupno energijo sistema, znano kot Hamiltonov operater, ni odvisno od vremena. Funkcija, ki opisuje skupno gibanje valov, bo vedno odvisna od vremena.

Schrödingerjeva enačba kaže, da če imamo valovno funkcijo Ψ in nanjo deluje Hamiltonov operator, konstanta sorazmernosti E predstavlja celotno energijo kvantnega sistema v enem od njegovih stacionarnih stanj.

Če uporabimo za Schrödingerjev atomski model, če se elektron giblje v določenem prostoru, obstajajo diskretne energijske vrednosti, in če se elektron prosto giblje v prostoru, obstajajo neprekinjeni energijski intervali.

Z matematičnega vidika obstaja več rešitev za Schrödingerjevo enačbo, vsaka rešitev pomeni drugačno vrednost za konstanto sorazmernosti E.

Po Heisenbergovem načelu negotovosti ni mogoče oceniti položaja in energije elektrona. Posledično znanstveniki priznavajo, da je ocena lokacije elektrona znotraj atoma napačna.

Postulati

Postulati Schrödingerjevega atomskega modela so naslednji:

-Elektroni se obnašajo kot stoječi valovi, ki so razporejeni v prostoru glede na valovno funkcijo Ψ.

-Elektroni se gibljejo znotraj atoma pri opisovanju orbital. To so področja, kjer je verjetnost, da najdemo elektron, bistveno večja. Navedena verjetnost je sorazmerna s kvadratu valovne funkcije Ψ ² .

Elektronska konfiguracija Schrödinguerjevega atomskega modela pojasnjuje periodične lastnosti atomov in vezi, ki jih tvorijo.

Vendar Schrödingerjev atomski model ne upošteva spina elektronov, prav tako ne upošteva razlik v obnašanju hitrih elektronov zaradi relativističnih učinkov.

Članki o interesu

De Brogliejev atomski model.

Chadwickov atomski model.

Heisenbergov atomski model.

Perrinov atomski model.

Thomson-ov atomski model.

Daltonov atomski model.

Atomski model Dirac Jordan.

Atomski model Democritusa.

Bohrov atomski model.

Sommerfeldov atomski model.

Reference

1. Schrodingerjev atomski model (2015) Obnovljeno iz: quimicas.net
2. Kvantno mehanski model atoma Obnovljeno: en.khanacademy.org
3. Schrödingerjeva valovna enačba (sf). Univerza Jaime I. Castellón, Španija. Pridobljeno od: uji.es
4. Sodobna atomska teorija: modeli (2007). © ABCTE. Pridobljeno: abcte.org
5. Schrodingerjev atomski model (sf). Pridobljeno iz: erwinschrodingerbiography.weebly.com
6. Wikipedia, The Free Encyclopedia (2018). Schrödingerjeva enačba. Pridobljeno: es.wikipedia.org
7. Wikipedia, The Free Encyclopedia (2017). Young-ov poskus. Pridobljeno: es.wikipedia.org