- Šrēdingera atomu modeļa raksturojums
- Eksperiments
- Younga eksperiments: viļņu daļiņu divdabības pirmā demonstrācija
- Šrēdingera vienādojums
- Postulāti
- Interesanti raksti
- Atsauces
Atoma modelis Šrēdingera izstrādāja Ervīns Šrēdingers 1926. Šis priekšlikums ir pazīstams kā kvantu mehānisko modeli atoma, un apraksta viļņveidīgi uzvedību Electron.
Schrödinger ierosināja, ka elektronu kustība atomā atbilst viļņu-daļiņu dualitātei, un attiecīgi elektroni varēja pārvietoties ap kodolu kā stāvoši viļņi.
Šrēdingers, kuram 1933. gadā tika piešķirta Nobela prēmija par ieguldījumu atomu teorijā, izstrādāja tāda paša nosaukuma vienādojumu, lai aprēķinātu varbūtību, ka elektrons atrodas noteiktā stāvoklī.
Šrēdingera atomu modeļa raksturojums
1s, 2s un 2p orbitāles nātrija atomā.
-Aprakstiet elektronu kustību kā stāvošus viļņus.
-Elektroni pastāvīgi pārvietojas, tas ir, tiem nav noteiktas vai noteiktas pozīcijas atomā.
-Šis modelis neprognozē elektrona atrašanās vietu, kā arī neapraksta ceļu, ko tas veic atomā. Tas tikai izveido varbūtības zonu, lai atrastu elektronu.
-Šos varbūtības apgabalus sauc par atomu orbitāļiem. Orbitāli apraksta translatīvu kustību ap atoma kodolu.
-Šiem atomu orbitāļiem ir dažādi enerģijas līmeņi un apakšlīmeņi, un tos var noteikt starp elektronu mākoņiem.
-Modelis neapsver kodola stabilitāti, tas attiecas tikai uz kvantu mehānikas skaidrošanu, kas saistīta ar elektronu kustību atomā.
Elektronu blīvums norāda varbūtību atrast elektronu netālu no kodola. Jo tuvāk tas atrodas kodolam (purpursarkanā zona), jo lielāka ir tā iespējamība, kamēr tas būs mazāks, ja tas attālinās no kodola (purpursarkanā zona).
Eksperiments
Šrēdingera atomu modelis ir balstīts uz de Broglie hipotēzi, kā arī uz iepriekšējiem Bora un Sommerfelda atomu modeļiem.
Broglie ierosināja, ka tāpat kā viļņiem ir daļiņu īpašības, arī daļiņām ir viļņu īpašības, kurām ir saistīts viļņa garums. Kaut kas tajā laikā izraisīja daudz cerību, jo pats Alberts Einšteins bija savas teorijas atbalstītājs.
Tomēr de Broglie teorijai bija trūkums, kas bija tas, ka pašas idejas jēga nebija labi izprotama: elektrons var būt vilnis, bet no kā? Tieši tad šķiet, ka atbild Šrēdingera figūra.
Lai to izdarītu, austriešu fiziķis paļāvās uz Younga eksperimentu un, balstoties uz saviem novērojumiem, viņš izstrādāja matemātisko izteiksmi, kas nes viņa vārdu.
Šeit ir šī atomu modeļa zinātniskie pamati:
Younga eksperiments: viļņu daļiņu divdabības pirmā demonstrācija
De Broglie hipotēzi par matērijas viļņu un asinsvadu raksturu var pierādīt, izmantojot Younga eksperimentu, kas pazīstams arī kā divkāršās spraugas eksperiments.
Angļu zinātnieks Tomass Youngs lika pamatus Šrindingera atomu modelim, kad 1801. gadā viņš veica eksperimentu, lai pārbaudītu gaismas viļņu raksturu.
Eksperimenta laikā Youngs sadalīja gaismas staru, kas caur nelielu caurumu iziet caur novērošanas kameru. Šis dalījums tiek panākts, izmantojot 0,2 milimetru karti, kas novietota paralēli sijai.
Eksperimenta dizains tika izveidots tā, lai gaismas stars būtu platāks par karti, tādējādi, novietojot karti horizontāli, stars tika sadalīts divās aptuveni vienādās daļās. Gaismas staru izeju virzīja spogulis.
Abi gaismas stari trāpīja sienai tumšā telpā. Tur tika pierādīts traucējumu raksturs starp diviem viļņiem, tādējādi parādot, ka gaisma var izturēties gan kā daļiņa, gan kā vilnis.
Gadsimtu vēlāk Alberts Einstens šo ideju pastiprināja, izmantojot kvantu mehānikas principus.
Šrēdingera vienādojums
Šrēdingers izstrādāja divus matemātiskos modeļus, diferencējot notiekošo atkarībā no tā, vai kvantu stāvoklis mainās ar laiku vai nē.
Atomu analīzei Schrödinger 1926. gada beigās publicēja no laika neatkarīgo Schrödinger vienādojumu, kas ir balstīts uz viļņu funkcijām, kas izturas kā stāvoši viļņi.
Tas nozīmē, ka vilnis nepārvietojas, tā mezgli, tas ir, tā līdzsvara punkti, kalpo kā šarnīrs, lai pārējā struktūra varētu pārvietoties pa tiem, aprakstot noteiktu frekvenci un amplitūdu.
Šrīdingers definēja viļņus, kurus elektroni raksturo kā stacionārus vai orbitālus stāvokļus, un tie, savukārt, ir saistīti ar dažādiem enerģijas līmeņiem.
No laika neatkarīgais Šrēdingera vienādojums ir šāds:
Kur:
E : proporcionalitātes konstante.
Ψ : kvantu sistēmas viļņu funkcija.
Η : Hamiltonas operators.
No laika neatkarīgais Šrēdingera vienādojums tiek izmantots, ja novērojamie, kas attēlo visas sistēmas enerģiju, kas pazīstams kā Hamiltona operators, nav atkarīgs no laika. Tomēr funkcija, kas raksturo kopējo viļņu kustību, vienmēr būs atkarīga no laika.
Šrīdingera vienādojums norāda - ja mums ir viļņa funkcija Ψ un Hamiltona operators to ietekmē, proporcionalitātes konstante E apzīmē kopējo kvantu sistēmas enerģiju vienā no tās stacionārajiem stāvokļiem.
Pielietojot Šrēdingera atomu modelim, ja elektrons pārvietojas noteiktā telpā, pastāv diskrētas enerģijas vērtības, un, ja elektrons brīvi pārvietojas telpā, pastāv nepārtraukti enerģijas intervāli.
No matemātiskā viedokļa Šrēdingera vienādojumam ir vairāki risinājumi, katrs risinājums nozīmē atšķirīgu proporcionalitātes E vērtību.
Pēc Heizenberga nenoteiktības principa nav iespējams novērtēt elektronu novietojumu un enerģiju. Līdz ar to zinātnieki atzīst, ka elektronu atrašanās vietas aprēķins atomā ir kļūdains.
Postulāti
Šrēdingera atomu modeļa postulāti ir šādi:
-Elektroni uzvedas kā stāvoši viļņi, kas ir sadalīti telpā atbilstoši viļņu funkcijai Ψ.
-Elektroni pārvietojas atomā, aprakstot orbitāles. Tās ir jomas, kurās elektronu atrašanas varbūtība ir ievērojami augstāka. Minētā varbūtība ir proporcionāla viļņa funkcijas kvadrātam Ψ 2 .
Šrēdinguera atomu modeļa elektronu konfigurācija izskaidro atomu periodiskās īpašības un to veidotās saites.
Tomēr Šrīdingera atomu modelī nav ņemts vērā elektronu griešanās, kā arī nav ņemts vērā ātro elektronu izturēšanās variācijas relativistisko efektu dēļ.
Interesanti raksti
De Broglie atomu modelis.
Čadvika atomu modelis.
Heizenberga atomu modelis.
Perrina atomu modelis.
Tomsa atoma modelis.
Daltona atomu modelis.
Diraka Jordānijas atomu modelis.
Democritus atomu modelis.
Boha atoma modelis.
Sommerfelda atomu modelis.
Atsauces
- Šrodingera atomu modelis (2015). Atgūts no: quimicas.net
- Atoma kvantu mehāniskais modelis Atgūts no: en.khanacademy.org
- Šrindingera viļņu vienādojums (sf). Jaime I. Castellón universitāte, Spānija. Atgūts no: uji.es
- Mūsdienu atomu teorija: modeļi (2007). © ABCTE. Atgūts no: abcte.org
- Šrodingera atomu modelis (sf). Atgūts no: erwinschrodingerbiography.weebly.com
- Wikipedia, bezmaksas enciklopēdija (2018). Šrēdingera vienādojums. Atgūts no: es.wikipedia.org
- Vikipēdija, bezmaksas enciklopēdija (2017). Jaunieša eksperiments. Atgūts no: es.wikipedia.org