Атомен модел на Шрьодингер: Характеристики, постулати

Атомният модел на Шрьодингер е разработен от Ервин Шрьодингер през 1926 г. Това предложение е известно като квантово-механичен модел на атома и описва поведението на електрона.

За това изключителният австрийски физик се основава на хипотезата на Брогли, който твърди, че всяка частица в движение е свързана с вълна и може да се държи като такава.

Шрьодингер предположи, че движението на електроните в атома съответства на двойствеността на вълновите частици и следователно електроните могат да бъдат мобилизирани около ядрото като стоящи вълни.

Шрьодингер, който е удостоен с Нобелова награда през 1933 г. за приноса си към атомната теория, разработи едноименното уравнение за изчисляване на вероятността електроните да са в определена позиция.

Характеристики на атомния модел на Шрьодингер

- описва движението на електроните като стоящи вълни.

- Електроните се движат непрекъснато, т.е. те нямат фиксирана или определена позиция в атома.

-Този модел не предвижда местоположението на електрона, нито описва пътя, който прави в рамките на атома. Тя само създава вероятностна зона за локализиране на електрона.

- Тези области на вероятност се наричат ​​атомни орбитали. Орбиталите описват движение на транслацията около ядрото на атома.

Тези атомни орбитали имат различни нива и поднива на енергия и могат да бъдат дефинирани между електронните облаци.

Моделът не предвижда стабилността на ядрото, а само обяснява квантовата механика, свързана с движението на електрони в атома.

експеримент

Атомният модел на Шрьодингер се основава на хипотезата на Брогли и на предишните атомни модели на Бор и Зоммерфелд.

За това Шрьодингер разчита на експеримента на Йънг и въз основа на собствените си наблюдения разработва математическия израз, който носи неговото име.

Следвайки научните основи на този атомен модел:

Експериментът на Йънг: първата демонстрация на двойствеността на вълновите частици

Хипотезата на Бройл за вълнуващия и корпускулярния характер на материята може да бъде демонстрирана от Young Experiment, известен също като експеримент с двойна цепка.

Английският учен Томас Янг поставил основите на атомния модел на Шрьодингер, когато през 1801 г. провел експеримента, за да провери вълновата природа на светлината.

По време на експеримента, Янг разделял излъчването на лъч светлина, който минава през малка дупка през камерата за наблюдение. Това разделяне се постига чрез използването на 0.2-милиметрова карта, разположена успоредно на гредата.

Дизайнът на експеримента е направен така, че светлинният лъч е по-широк от картата, така че при поставяне на картата хоризонтално, лъчът е разделен на две приблизително равни части. Изходът на светлинните лъчи беше насочен от огледало.

И двете светлинни лъчи удариха стената в тъмна стая. Там е очевиден моделът на интерференция между двете вълни, с който се демонстрира, че светлината може да се държи толкова, колкото частица като вълна.

Столетие по-късно Алберт Ейнщън подсилва идеята чрез принципите на квантовата механика.

Уравнението на Шрьодингер

Шрьодингер разработи два математически модела, разграничавайки какво се случва в зависимост от това дали квантовото състояние се променя с времето или не.

За атомния анализ Шрьодингер, публикуван в края на 1926 г. уравнението на Шрьодингер, независимо от времето, което се основава на вълновите функции, се държи като стоящи вълни.

Това означава, че вълната не се движи, нейните възли, т.е. нейните точки на равновесие, служат като опорна точка за останалата част от структурата, за да се движат около тях, описвайки определена честота и амплитуда.

Шрьодингер дефинира вълните, които описват електроните като стационарни или орбитални състояния, и са свързани, на свой ред, с различни енергийни нива.

Уравнението на Шрьодингер, независимо от времето, е както следва:

когато:

E : постоянна пропорционалност.

Ψ : вълнова функция на квантовата система.

Η: Хамилтонов оператор.

Независимото от времето уравнение на Шрьодингер се използва, когато наблюдаваната, представляваща общата енергия на системата, известна като хамилтонов оператор, не зависи от времето. Въпреки това, функцията, която описва общото движение на вълната, винаги ще зависи от времето.

Уравнението на Шрьодингер показва, че ако имаме вълнова функция Ψ и Хамилтоновият оператор действа върху нея, константата на пропорционалност Е представлява общата енергия на квантовата система в едно от нейните стационарни състояния.

Приложен към атомния модел на Шрьодингер, ако електронът се движи в определено пространство, има дискретни енергийни стойности и ако електрона се движи свободно в пространството, има непрекъснати енергийни интервали.

От математическа гледна точка има няколко решения за уравнението на Шрьодингер, като всяко решение предполага различна стойност за константата на пропорционалност Е.

Според принципа на неопределеността на Хайзенберг не е възможно да се оцени позицията или енергията на електрона. Следователно учените признават, че оценката на местоположението на електрона в атома е неточна.

постулати

Постулатите на атомния модел на Шрьодингер са следните:

- Електроните се държат като стоящи вълни, които са разпределени в пространството според вълновата функция Ψ.

- Електроните се движат вътре в атома в описанието на орбиталите. Това са области, където вероятността за намиране на електрон е значително по-висока. Посочената вероятност е пропорционална на квадрата на вълновата функция .2.

Електронната конфигурация на атомния модел на Шрьодингер обяснява периодичните свойства на атомите и връзките, които те образуват.

Атомният модел на Шрьодингер обаче не предвижда спина на електроните, нито пък разглежда вариациите на поведение на бързо електрон, дължащи се на релативистични ефекти.

Интересни статии

Атомният модел на Бройл.

Атомният модел на Чадуик.

Атомният модел на Хайзенберг.

Атомният модел на Перин.

Атомният модел на Томсън.

Атомният модел на Далтън.

Атомният модел на Дирак Йордания.

Атомният модел на Демокрит.

Атомният модел на Бор.