SCHRÖDINGERŮV ATOMOVÝ MODEL: VLASTNOSTI, POSTULÁTY - FYZICKÝ - 2025

Modelu atomu Schrödingerova byl vyvinut Erwin Schrödinger v roce 1926. Tento návrh je známá jako quantum mechanický model atomu, a popisuje chování vlnkovité elektronu.

Schrödinger navrhl, že pohyb elektronů v atomu odpovídal dualitě vlnových částic, a proto se elektrony mohly pohybovat kolem jádra jako stojaté vlny.

Schrödinger, který získal Nobelovu cenu v roce 1933 za své příspěvky k atomové teorii, vyvinul rovnici se stejným názvem pro výpočet pravděpodobnosti, že je elektron v určité poloze.

Charakteristika atomového modelu Schrödingera

1s, 2s a 2p orbitaly v atomu sodíku.

- Popište pohyb elektronů jako stojaté vlny.

- Elektrony se pohybují neustále, to znamená, že nemají pevnou nebo definovanou polohu uvnitř atomu.

- Tento model nepředpovídá umístění elektronu ani nepopisuje cestu, kterou prochází atomem. Vytváří pouze zónu pravděpodobnosti pro lokalizaci elektronu.

- Tyto oblasti pravděpodobnosti se nazývají atomové orbitaly. Orbitaly popisují translační pohyb kolem jádra atomu.

- Tyto atomové orbitaly mají různé úrovně a podúrovně energie a lze je definovat mezi elektronovými mračny.

- Model neuvažuje o stabilitě jádra, odkazuje pouze na vysvětlení kvantové mechaniky spojené s pohybem elektronů v atomu.

Elektronová hustota naznačuje pravděpodobnost nalezení elektronu v blízkosti jádra. Čím je to blíže k jádru (fialová zóna), tím je pravděpodobnější, zatímco bude menší, pokud se pohybuje od jádra (fialová zóna).

Experiment

Schrödingerův atomový model je založen na Broglieho hypotéze a na předchozích atomových modelech Bohra a Sommerfelda.

Broglie navrhl, že stejně jako vlny mají vlastnosti částic, částice mají vlastnosti vln, které mají přidruženou vlnovou délku. Něco, co v té době vyvolalo mnoho očekávání, byl Albert Einstein sám podporovatelem jeho teorie.

Teorie de Broglie však měla nedostatky, což znamená, že význam samotné myšlenky nebyl dobře pochopen: elektron může být vlnou, ale co? Zdá se tedy, že Schrödingerova postava odpovídá.

Za tímto účelem rakouský fyzik spoléhal na Youngův experiment a na základě svých vlastních pozorování vyvinul matematický výraz, který nese jeho jméno.

Zde jsou vědecké základy tohoto atomového modelu:

Youngův experiment: první demonstrace duality vlnových částic

Hypotéza de Broglie o vlnové a korpuskulární povaze hmoty může být demonstrována pomocí Youngova experimentu, známého také jako experiment s dvojitou štěrbinou.

Anglický vědec Thomas Young položil základy pro Schrödingerův atomový model, když v roce 1801 provedl experiment, aby ověřil vlnovou povahu světla.

Během svého experimentu Young rozdělil emisi paprsku světla procházejícího malou dírkou skrz pozorovací komoru. Toto dělení je dosaženo použitím 0,2 milimetrové karty umístěné rovnoběžně s paprskem.

Návrh experimentu byl proveden tak, že paprsek světla byl širší než karta, takže při horizontálním umístění karty byl paprsek rozdělen na dvě přibližně stejné části. Výstup světelných paprsků byl řízen zrcadlem.

Oba paprsky světla dopadly na zeď v temné místnosti. Tam byl prokázán interferenční vzorec mezi oběma vlnami, což prokazuje, že světlo se může chovat jak jako částice, tak jako vlna.

O století později Albert Einsten posílil myšlenku pomocí principů kvantové mechaniky.

Schrödingerova rovnice

Schrödinger vyvinul dva matematické modely, které rozlišují, co se stane v závislosti na tom, zda se kvantový stav mění s časem nebo ne.

Pro atomovou analýzu Schrödinger zveřejnil na konci roku 1926 Schrödingerovu rovnici nezávislou na čase, která je založena na vlnových funkcích, které se chovají jako stojaté vlny.

To znamená, že vlna se nepohybuje, její uzly, tj. Její rovnovážné body, slouží jako pivot pro zbytek struktury, aby se pohyboval kolem nich, popisující specifickou frekvenci a amplitudu.

Schrödinger definoval vlny, které elektrony popisují jako stacionární nebo orbitální stavy, a ty jsou zase spojeny s různými hladinami energie.

Časově nezávislá Schrödingerova rovnice je následující:

Kde:

E: konstanta proporcionality.

Ψ: vlnová funkce kvantového systému.

Η : Hamiltonovský operátor.

Časově nezávislá Schrödingerova rovnice se používá, když pozorovatelná představující celkovou energii systému, známou jako hamiltonovský operátor, nezávisí na čase. Funkce, která popisuje celkový pohyb vlny, však bude vždy záviset na čase.

Schrödingerova rovnice naznačuje, že pokud máme vlnovou funkci Ψ a na ni působí Hamiltonovský operátor, konstanta proporcionality E představuje celkovou energii kvantového systému v jednom ze stacionárních stavů.

Při Schrödingerově atomovém modelu platí, že pokud se elektron pohybuje v definovaném prostoru, existují diskrétní energetické hodnoty, a pokud se elektron volně pohybuje v prostoru, existují kontinuální energetické intervaly.

Z matematického hlediska existuje několik řešení pro Schrödingerovu rovnici, každé řešení znamená jinou hodnotu pro konstantu proporcionality E.

Podle Heisenbergova principu nejistoty není možné odhadnout polohu a energii elektronu. Vědci proto uznávají, že odhad polohy elektronu v atomu je nepřesný.

Předpokládá se

Postuláty Schrödingerova atomového modelu jsou následující:

- Elektrony se chovají jako stojaté vlny, které jsou distribuovány v prostoru podle vlnové funkce Ψ.

-Elektrony se pohybují v atomu při popisu orbitálů. To jsou oblasti, kde je pravděpodobnost nalezení elektronu podstatně vyšší. Uvedená pravděpodobnost je úměrná druhé mocnině vlnové funkce Ψ ².

Elektronová konfigurace Schrödingerova atomového modelu vysvětluje periodické vlastnosti atomů a vazby, které tvoří.

Schrödingerův atomový model však nebere v úvahu rotaci elektronů ani neuvažuje změny v chování rychlých elektronů v důsledku relativistických efektů.

Články zájmu

Atomový model De Broglie.

Chadwickův atomový model.

Heisenbergův atomový model.

Perrinův atomový model.

Thomsonův atomový model.

Daltonův atomový model.

Atomový model Dirac Jordan.

Atomový model Demokrita.

Bohrův atomový model.

Sommerfeldský atomový model.

Reference

1. Schrodingerův atomový model (2015). Získáno z: quimicas.net
2. Kvantový mechanický model atomu Recovered from: en.khanacademy.org
3. Schrödingerova vlnová rovnice (sf). Jaime I. Castellón University, Španělsko. Obnoveno z: uji.es
4. Moderní atomová teorie: modely (2007). © ABCTE. Obnoveno z: abcte.org
5. Schrodingerův atomový model (sf). Obnoveno z: erwinschrodingerbiography.weebly.com
6. Wikipedia, The Encyclopedia Free (2018). Schrödingerova rovnice. Obnoveno z: es.wikipedia.org
7. Wikipedia, The Encyclopedia (2017). Youngův experiment. Obnoveno z: es.wikipedia.org