- Schrödinger atommodelljének jellemzői
- Kísérlet
- Young kísérlete: a hullám-részecske kettősségének első bemutatása
- A Schrödinger-egyenlet
- posztulátumok
- Érdekes cikkek
- Irodalom
A Schrödinger atommodellt Erwin Schrödinger 1926-ban fejlesztette ki. Ez a javaslat az atom kvantummechanikai modelljeként ismert, és leírja az elektron hullámszerű viselkedését.
Schrödinger azt állította, hogy az elektronok mozgása az atomban megfelel a hullám-részecske kettõsségének, következésképpen az elektronok álló hullámokként mozoghatnak a mag körül.
Schrödinger, akit 1933-ban Nobel-díjjal jutalmaztak az atomelmélethez való hozzájárulásáért, kifejlesztette ugyanazon név egyenletét annak kiszámításához, hogy valószínű-e az elektron egy adott helyzetben.
Schrödinger atommodelljének jellemzői
1s, 2s és 2p orbitálok nátrium-atomon belül.
- Leírja az elektronok mozgását álló hullámként.
-Az elektronok folyamatosan mozognak, vagyis nincs atomjukban rögzített vagy meghatározott helyzetük.
-Ez a modell nem jósolja meg az elektron helyét, és nem írja le az atomon belüli utat sem. Csak létrehoz egy valószínűségi zónát az elektron megkeresésére.
- Ezeket a valószínűségi területeket atompályáknak nevezzük. Az orbitálisok leírják az atommag körül transzlációs mozgást.
-Ezeknek az atompályáknak különböző szintjei és alszintjei vannak, és az elektronikus felhők között meghatározhatók.
-A modell nem veszi figyelembe a mag stabilitását, csak arra utal, hogy megmagyarázza az atomokon belüli elektronok mozgásával kapcsolatos kvantummechanikákat.
Az elektronsűrűség azt jelzi, hogy valószínű-e, hogy az atom a mag közelében talál egy elektronot. Minél közelebb van a maghoz (lila zóna), annál valószínűbb, míg kevésbé lesz, ha elmozdul a magtól (lila zóna).
Kísérlet
Schrödinger atommodelle a Broglie-hipotézisen, valamint a Bohr és Sommerfeld korábbi atommodelljein alapszik.
Broglie azt állította, hogy amint a hullámoknak részecskékkel vannak tulajdonságai, a részecskéknek is vannak olyan hullámtulajdonságai, amelyekhez kapcsolódó hullámhossz tartozik. Valami, ami sok várakozást keltett abban az időben, maga Albert Einstein volt az elméletének támogatója.
A de Broglie-elméletnek azonban hiányosságai voltak, ami azt jelentette, hogy a gondolat jelentését nem értették jól: egy elektron lehet egy hullám, de mi? Úgy tűnik, hogy Schrödinger alakja reagál.
Ehhez az osztrák fizikus Young kísérletére támaszkodott, és saját megfigyelései alapján kidolgozta a nevét viselő matematikai kifejezést.
Íme ennek az atommodellnek a tudományos alapjai:
Young kísérlete: a hullám-részecske kettősségének első bemutatása
Az anyag hullám- és corpuscularis természetére vonatkozó de Broglie-hipotézis igazolható Young kísérlettel, más néven dupla résű kísérlettel.
Thomas Young angol tudós megalapozta Schrödinger atommodelljét, amikor 1801-ben kísérletet végzett a fény hullám jellegének igazolására.
Kísérlete során Young megosztotta egy kis furaton áthaladó fénynyalábot egy megfigyelőkamrán keresztül. Ezt a megosztást egy 0,2 milliméteres kártya használatával érik el, amely a gerenda mentén helyezkedik el.
A kísérletet úgy tervezték meg, hogy a fénysugár szélesebb legyen, mint a kártya, tehát amikor a kártyát vízszintesen helyezi el, a fénysugár két körülbelül egyenlő részre oszlik. A fénysugarak kimenetet egy tükör irányította.
Mindkét fénysugár sötét szobában a falhoz ért. Itt bizonyult a két hullám közötti interferencia mintázat, ezáltal megmutatva, hogy a fény mind részecskeként, mind hullámként viselkedhet.
Egy évszázaddal később Albert Einsten a kvantummechanika alapelveivel erősítette meg az elképzelést.
A Schrödinger-egyenlet
Schrödinger két matematikai modellt fejlesztett ki, amelyek megkülönbözteti, mi történik, attól függően, hogy a kvantumállapot idővel változik-e vagy sem.
Atomalemzés céljából Schrödinger 1926 végén közzétette az időfüggetlen Schrödinger-egyenletet, amely az álló hullámként viselkedő hullámfunkciókon alapul.
Ez azt jelenti, hogy a hullám nem mozog, csomópontjai, azaz egyensúlyi pontjai, a szerkezet fennmaradó részének forgópontjaként mozognak körülöttük, leírva egy adott frekvenciát és amplitúdót.
Schrödinger meghatározta azokat a hullámokat, amelyeket az elektronok stacionárius vagy orbitális állapotoknak neveznek, és ezeket viszont különféle energiaszintekkel társítják.
Az időtől független Schrödinger-egyenlet a következő:
Ahol:
E: az arányosság állandója.
Ψ: a kvantumrendszer hullámfüggvénye.
Η : Hamiltoni operátor.
Az időtől független Schrödinger-egyenletet akkor alkalmazzuk, amikor a rendszer teljes energiáját képviselő megfigyelhető, a Hamilton-operátor néven nem függ az időtől. A teljes hullámmozgást leíró funkció azonban mindig az időtől függ.
A Schrödinger-egyenlet azt jelzi, hogy ha Ψ hullámfüggvényünk van, és a Hamiltoni operátor rá hat, az E arányossági állandó a kvantumrendszer teljes energiáját képviseli az egyik álló helyzetében.
Schrödinger atommodelljére alkalmazva, ha az elektron egy meghatározott térben mozog, akkor vannak diszkrét energiaértékek, és ha az elektron az űrben szabadon mozog, akkor folyamatos energia-intervallumok vannak.
Matematikai szempontból számos megoldás létezik a Schrödinger-egyenletre, mindegyik megoldás eltérő értéket jelent az E arányosság állandójára.
A Heisenberg bizonytalanság elve szerint az elektron helyzetét és energiáját nem lehet megbecsülni. Következésképpen a tudósok felismerik, hogy az elektron atomban való helyének becslése pontatlan.
posztulátumok
Schrödinger atommodelljének feltételezései a következők:
- Az elektronok álló hullámként viselkednek, amelyek az space hullámfüggvény szerint eloszlanak az űrben.
-Elektronok mozognak az atomon belül az orbitálok leírásakor. Ezeken a területeken sokkal nagyobb az elektron megtalálásának valószínűsége. Az említett valószínűség arányos a Ψ 2 hullámfüggvény négyzetével.
Schrödinguer atommodelljének elektronkonfigurációja megmagyarázza az atomok periódusos tulajdonságait és az általuk létrehozott kötéseket.
Schrödinger atommodellje azonban nem veszi figyelembe az elektronok spinjét, és nem veszi figyelembe a gyors elektronok viselkedésében a relativista hatások miatt bekövetkező változásokat.
Érdekes cikkek
De Broglie atommodell.
Chadwick atommodellje.
Heisenberg atommodell.
Perrin atommodellje.
Thomson atommodellje.
Dalton atommodellje.
Dirac Jordan atommodell.
A Democritus atommodellje.
Bohr atommodellje.
Sommerfeld atommodell.
Irodalom
- Schrodinger atommodellje (2015). Helyreállítva: quimicas.net
- Az atom kvantummechanikai modellje helyreállítva: en.khanacademy.org
- A Schrödinger hullámagyenlet (sf). Jaime I. Castellón Egyetem, Spanyolország. Helyreállítva: uji.es
- Modern atomelmélet: modellek (2007). © ABCTE. Helyreállítva: abcte.org
- Schrodinger atommodelle (sf). Helyreállítva: erwinschrodingerbiography.weebly.com
- Wikipedia, The Free Encyclopedia (2018). Schrödinger-egyenlet. Helyreállítva: es.wikipedia.org
- Wikipedia, The Free Encyclopedia (2017). Young kísérlete. Helyreállítva: es.wikipedia.org