MODELUL ATOMIC AL LUI SCHRÖDINGER: CARACTERISTICI, POSTULATE - FIZIC - 2025

Modelul atomic Schrödinger a fost dezvoltat de Erwin Schrödinger în 1926. Această propunere este cunoscută sub numele de modelul mecanic cuantic al atomului și descrie comportamentul în undă al electronului.

Schrödinger a sugerat că mișcarea electronilor în atom corespunde dualității undă-particule și, în consecință, electronii se puteau deplasa în jurul nucleului ca unde stând.

Schrödinger, care a primit premiul Nobel în 1933 pentru contribuțiile sale la teoria atomică, a dezvoltat ecuația cu același nume pentru a calcula probabilitatea ca un electron să fie într-o poziție specifică.

Caracteristicile modelului atomic al lui Schrödinger

1s, 2s și 2p orbitali într-un atom de sodiu.

-Descrieți mișcarea electronilor ca unde în picioare.

-Electronii se mișcă constant, adică nu au o poziție fixă ​​sau definită în interiorul atomului.

-Acest model nu prezice locația electronului și nici nu descrie calea pe care o ia în interiorul atomului. Doar stabilește o zonă de probabilitate pentru localizarea electronului.

-Aceste zone de probabilitate se numesc orbitale atomice. Orbitalii descriu o mișcare de translație în jurul nucleului atomului.

-Aceste orbitali atomici au niveluri și subnivele diferite de energie și pot fi definiți între norii de electroni.

-Modelul nu are în vedere stabilitatea nucleului, se referă doar la explicarea mecanicii cuantice asociate cu mișcarea electronilor în atom.

Densitatea electronilor indică probabilitatea de a găsi un electron în apropierea nucleului. Cu cât este mai aproape de nucleu (zona purpurie), cu atât este mai probabil, în timp ce va fi mai puțin dacă se îndepărtează de nucleu (zona violet).

Experiment

Modelul atomic al lui Schrödinger se bazează pe ipoteza Broglie, precum și pe modelele atomice anterioare ale lui Bohr și Sommerfeld.

Broglie a propus ca la fel cum undele au proprietăți ale particulelor, particulele au proprietăți ale undelor, având o lungime de undă asociată. Ceva care a generat foarte multă așteptare la acea vreme, fiind însuși Albert Einstein susținătorul teoriei sale.

Cu toate acestea, teoria lui Broglie a avut un neajuns, care a fost faptul că sensul ideii în sine nu a fost bine înțeles: un electron poate fi o undă, dar de ce? Atunci apare figura lui Schrödinger care răspunde.

Pentru a face acest lucru, fizicianul austriac s-a bazat pe experimentul lui Young și, pe baza propriilor observații, a dezvoltat expresia matematică care îi poartă numele.

Iată bazele științifice ale acestui model atomic:

Experimentul lui Young: prima demonstrație a dualității undă-particule

Ipoteza de Broglie privind valul și natura corpusculară a materiei poate fi demonstrată folosind experimentul lui Young, cunoscut și sub numele de experiment cu dublă fanta.

Omul de știință englez Thomas Young a pus bazele modelului atomic al lui Schrödinger când în 1801 a efectuat experimentul pentru a verifica natura valurilor luminii.

În timpul experimentării sale, Young a împărțit emisia unui fascicul de lumină care trece printr-o gaură mică printr-o cameră de observare. Această diviziune se realizează prin utilizarea unui card de 0,2 milimetri, situat paralel cu grinda.

Proiectarea experimentului a fost făcută astfel încât fasciculul de lumină să fie mai larg decât cardul, astfel, la plasarea pe orizontală a cărții, fasciculul a fost împărțit în două părți aproximativ egale. Ieșirea fasciculelor de lumină a fost direcționată de o oglindă.

Ambele raze de lumină au lovit un perete într-o cameră întunecată. Acolo, s-a evidențiat modelul de interferență între cele două unde, demonstrând astfel că lumina se poate comporta atât ca o particulă cât și ca o undă.

Un secol mai târziu, Albert Einsten a consolidat ideea folosind principiile mecanicii cuantice.

Ecuația Schrödinger

Schrödinger a dezvoltat două modele matematice, care diferențiază ceea ce se întâmplă în funcție de dacă starea cuantică se schimbă cu timpul sau nu.

Pentru analiza atomică, Schrödinger a publicat ecuația Schrödinger independentă de timp la sfârșitul anului 1926, care se bazează pe funcțiile de undă care se comportă ca valuri în picioare.

Aceasta implică faptul că unda nu se mișcă, nodurile sale, adică punctele sale de echilibru, servesc ca pivot pentru ca restul structurii să se miște în jurul lor, descriind o frecvență și o amplitudine specifică.

Schrödinger a definit undele pe care electronii le descriu drept stări staționare sau orbitale și sunt asociate, la rândul lor, cu niveluri de energie diferite.

Ecuația Schrödinger independentă de timp este următoarea:

Unde:

E : constantă de proporționalitate.

Ψ : funcția de undă a sistemului cuantic.

Η : operator hamiltonian.

Ecuația Schrödinger independentă de timp este utilizată atunci când observabilul reprezentând energia totală a sistemului, cunoscut sub numele de operator hamiltonian, nu depinde de timp. Cu toate acestea, funcția care descrie mișcarea totală a undelor va depinde întotdeauna de timp.

Ecuația Schrödinger indică faptul că dacă avem o funcție de undă Ψ, iar operatorul hamiltonian acționează asupra acesteia, constanta de proporționalitate E reprezintă energia totală a sistemului cuantic într-una din stările sale staționare.

Aplicat modelului atomic al lui Schrödinger, dacă electronul se mișcă într-un spațiu definit, există valori de energie discrete, iar dacă electronul se mișcă liber în spațiu, există intervale de energie continuă.

Din punct de vedere matematic, există mai multe soluții pentru ecuația Schrödinger, fiecare soluție implică o valoare diferită pentru constanta de proporționalitate E.

Conform principiului incertitudinii Heisenberg, nu este posibilă estimarea poziției și a energiei unui electron. În consecință, oamenii de știință recunosc că estimarea locației electronului în atom este incorectă.

postulate

Postulatele modelului atomic al lui Schrödinger sunt următoarele:

-Electronii se comportă ca niște valuri permanente care sunt distribuite în spațiu în funcție de funcția de undă Ψ.

-Electronii se deplasează în interiorul atomului în descrierea orbitalelor. Acestea sunt domenii în care probabilitatea de a găsi un electron este considerabil mai mare. Probabilitatea menționată este proporțională cu pătratul funcției de undă Ψ ² .

Configurația electronilor modelului atomic al lui Schrödinguer explică proprietățile periodice ale atomilor și legăturile pe care le formează.

Cu toate acestea, modelul atomic al lui Schrödinger nu are în vedere rotirea electronilor și nici nu are în vedere variații ale comportamentului electronilor rapizi datorită efectelor relativiste.

Articole de interes

Model atomic De Broglie.

Modelul atomic al lui Chadwick.

Model atomic Heisenberg.

Modelul atomic al lui Perrin.

Modelul atomic al lui Thomson.

Modelul atomic al lui Dalton.

Model atomic Dirac Jordan.

Modelul atomic al lui Democrit.

Modelul atomic al lui Bohr.

Model atomic Sommerfeld.

Referințe

1. Modelul atomic al lui Schrodinger (2015). Recuperat din: quimicas.net
2. Modelul mecanic cuantic al atomului recuperat de la: en.khanacademy.org
3. Ecuația valului Schrödinger (sf). Universitatea Jaime I. Castellón, Spania. Recuperat din: uji.es
4. Teoria atomică modernă: modele (2007). © ABCTE. Recuperat de la: abcte.org
5. Modelul atomic al lui Schrodinger (sf). Recuperat de la: erwinschrodingerbiography.weebly.com
6. Wikipedia, Enciclopedia gratuită (2018). Ecuația Schrödinger. Recuperat de la: es.wikipedia.org
7. Wikipedia, Enciclopedia gratuită (2017). Experimentul lui Young. Recuperat de la: es.wikipedia.org