- Egenskaber ved Schrödingers atommodel
- Eksperiment
- Youngs eksperiment: den første demonstration af bølge-partikel dualitet
- Schrödinger-ligningen
- postulater
- Artikler af interesse
- Referencer
Den atommodel Schrödinger blev udviklet af Erwin Schrödinger i 1926. Dette forslag er kendt som den kvantemekaniske model af atomet, og beskriver bølgelignende opførsel af elektronen.
Schrödinger antydede, at bevægelsen af elektronerne i atomet svarede til bølgefartikeldualiteten, og følgelig kunne elektronerne bevæge sig rundt om kernen som stående bølger.
Schrödinger, der blev tildelt Nobelprisen i 1933 for sine bidrag til atomteorien, udviklede ligningen med samme navn for at beregne sandsynligheden for, at et elektron er i en bestemt position.
Egenskaber ved Schrödingers atommodel
1s, 2s og 2p orbitals i et natriumatom.
-Beskriv bevægelsen af elektroner som stående bølger.
-Elektronerne bevæger sig konstant, det vil sige, de har ikke en fast eller defineret position inden i atomet.
-Denne model forudsiger ikke placeringen af elektronet og beskriver heller ikke den sti, den tager inden for atomet. Det opretter bare en sandsynlighedszone for at lokalisere elektronet.
-Disse sandsynlighedsområder kaldes atomare orbitaler. Orbitalerne beskriver en translationel bevægelse omkring atomens kerne.
-Disse atomiske orbitaler har forskellige niveauer og underniveauer af energi og kan defineres mellem elektronskyer.
-Modellen overvejer ikke stabiliteten af kernen, den henviser kun til at forklare kvantemekanikken, der er forbundet med bevægelsen af elektroner inden i atomet.
Elektrontæthed angiver sandsynligheden for at finde et elektron nær kernen. Jo tættere det er på kernen (lilla zone), jo mere sandsynligt er det, mens det vil være mindre, hvis det bevæger sig væk fra kernen (lilla zone).
Eksperiment
Schrödingers atommodel er baseret på Broglie-hypotesen såvel som på de tidligere atommodeller af Bohr og Sommerfeld.
Broglie foreslog, at ligesom bølger har egenskaber ved partikler, har partikler egenskaber af bølger, der har en tilknyttet bølgelængde. Noget, der frembragte meget forventning på det tidspunkt, idet Albert Einstein selv tilslutter sig sin teori.
Imidlertid havde de Broglie-teorien en mangel, som var, at betydningen af selve ideen ikke var godt forstået: en elektron kan være en bølge, men hvad? Det ser ud til, at Schrödingers figur ser ud til at reagere.
For at gøre dette, stod den østrigske fysiker på Youngs eksperiment, og på baggrund af sine egne observationer udviklede han det matematiske udtryk, der bærer hans navn.
Her er de videnskabelige fundamenter i denne atommodel:
Youngs eksperiment: den første demonstration af bølge-partikel dualitet
De Broglie-hypotesen om bølgen og den corpuskulære natur af stof kan demonstreres ved hjælp af Youngs eksperiment, også kendt som dobbeltslidseksperimentet.
Den engelske videnskabsmand Thomas Young lagde grundlaget for Schrödingers atommodel, da han i 1801 udførte eksperimentet for at verificere lysets bølgenatur.
Under sin eksperimenter delte Young emissionen af en lysstråle, der passerede gennem et lille hul gennem et observationskammer. Denne opdeling opnås ved hjælp af et 0,2 millimeter kort, der er placeret parallelt med bjælken.
Eksperimentets design blev lavet således, at lysstrålen var bredere end kortet, og når bjælken blev placeret vandret, blev strålen således delt i to tilnærmelsesvis lige store dele. Udgangen fra lysstrålene blev styret af et spejl.
Begge lysstråler ramte en væg i et mørkt rum. Der blev interferensmønsteret mellem de to bølger bevist, hvilket demonstrerede, at lys kunne opføre sig både som en partikel og som en bølge.
Et århundrede senere forstærkede Albert Einsten ideen ved hjælp af kvantemekanikens principper.
Schrödinger-ligningen
Schrödinger udviklede to matematiske modeller, der skelner mellem hvad der sker afhængigt af om kvantetilstanden ændres med tiden eller ej.
Til atomanalyse offentliggjorde Schrödinger den tidsuafhængige Schrödinger-ligning i slutningen af 1926, som er baseret på bølgefunktionerne, der opfører sig som stående bølger.
Dette indebærer, at bølgen ikke bevæger sig, dens knudepunkter, dvs. dens ligevægtspunkter, tjener som en drejning for resten af strukturen til at bevæge sig omkring dem, der beskriver en bestemt frekvens og amplitude.
Schrödinger definerede de bølger, som elektroner beskriver som stationære eller orbitale tilstande, og de er på sin side forbundet med forskellige energiniveauer.
Den tidsuafhængige Schrödinger-ligning er som følger:
Hvor:
E: konstant af proportionalitet.
Ψ: bølgefunktion af kvantesystemet.
Η : Hamiltonian operatør.
Den tidsuafhængige Schrödinger-ligning bruges, når den observerbare, der repræsenterer systemets samlede energi, kendt som Hamiltonian-operatøren, ikke afhænger af tiden. Funktionen, der beskriver den samlede bølgebevægelse, afhænger dog altid af tiden.
Schrödinger-ligningen indikerer, at hvis vi har en bølgefunktion and, og den Hamilton-operatør handler på den, repræsenterer proportionalitetskonstanten E kvantesystemets samlede energi i en af dens stationære tilstande.
Anvendt til Schrödingers atommodel, hvis elektronet bevæger sig i et defineret rum, er der diskrete energiverdier, og hvis elektronet bevæger sig frit i rummet, er der kontinuerlige energiintervaller.
Fra det matematiske synspunkt er der flere løsninger til Schrödinger-ligningen, hver løsning indebærer en anden værdi for konstanten af proportionalitet E.
I henhold til Heisenberg-usikkerhedsprincippet er det ikke muligt at estimere en elektrons position og energi. Følgelig anerkender videnskabsmænd, at estimatet af elektronens placering i atomet er unøjagtigt.
postulater
Postulaterne af Schrödingers atommodel er som følger:
-Elektroner opfører sig som stående bølger, der er fordelt i rummet i henhold til bølgefunktionen Ψ.
-Elektroner bevæger sig inden i atomet i beskrivelsen af orbitaler. Dette er områder, hvor sandsynligheden for at finde et elektron er betydeligt højere. Den nævnte sandsynlighed er proportional med kvadratet for bølgefunktionen Ψ 2.
Elektronkonfigurationen af Schrödinguer's atommodel forklarer de periodiske egenskaber hos atomer og bindingerne, de danner.
Schrödingers atommodel overvejer imidlertid ikke spændingen til elektroner, og den overvejer heller ikke variationer i opførelsen af hurtige elektroner på grund af relativistiske effekter.
Artikler af interesse
De Broglie atommodel.
Chadwicks atommodel.
Heisenberg atommodel.
Perrins atommodel.
Thomsons atommodel.
Daltons atommodel.
Dirac Jordan atommodel.
Atomisk model af Democritus.
Bohrs atommodel.
Sommerfeld atommodel.
Referencer
- Schrodingers atommodel (2015) Gendannet fra: quimicas.net
- Den kvantemekaniske model for atomet Gendannet fra: en.khanacademy.org
- Schrödinger-bølgeforligningen (sf). Jaime I. Castellón Universitet, Spanien. Gendannes fra: uji.es
- Moderne atomteori: modeller (2007). © ABCTE. Gendannet fra: abcte.org
- Schrodinger's Atomic Model (sf). Gendannes fra: erwinschrodingerbiography.weebly.com
- Wikipedia, The Free Encyclopedia (2018). Schrödinger ligning. Gendannet fra: es.wikipedia.org
- Wikipedia, The Free Encyclopedia (2017). Youngs eksperiment. Gendannet fra: es.wikipedia.org