המודל האטומי של שרדינגר: מאפיינים, תנוחות - גוּפָנִי - 2025

המודל האטומי שרדינגר פותח על ידי ארווין שרדינגר בשנת 1926. הצעה זו ידוע בשם מודל מכניקת הקוואנטים של אטום, ומתאר את ההתנהגות הגלית של האלקטרון.

שרדינגר הציע שתנועת האלקטרונים באטום תואמת את הדואליות של חלקיקי הגל, וכתוצאה מכך האלקטרונים יכולים לנוע סביב הגרעין כגלים עומדים.

שרדינגר, שזכה בפרס נובל בשנת 1933 על תרומותיו לתיאוריה אטומית, פיתח את המשוואה של אותו שם כדי לחשב את ההסתברות שאלקטרון נמצא במצב מסוים.

מאפייני המודל האטומי של שרדינגר

1s, 2s ו- 2p אורביטלים בתוך אטום נתרן.

-תאר את תנועת האלקטרונים כגלים עומדים.

האלקטרונים נעים ללא הרף, כלומר אין להם מיקום קבוע או מוגדר בתוך האטום.

-מודל זה אינו מנבא את מיקום האלקטרון, והוא גם לא מתאר את המסלול שהוא לוקח בתוך האטום. זה פשוט קובע אזור הסתברות לאיתור האלקטרון.

-אזורי הסתברות אלה נקראים אורביטלים אטומיים. האורביטלים מתארים תנועה תרגומית סביב גרעין האטום.

-אל אורביטלים אטומיים אלה יש רמות ותתי רמות שונות של אנרגיה, וניתן להגדירם בין ענני אלקטרונים.

-המודל אינו שוקל את יציבות הגרעין, הוא מתייחס רק להסבר של מכניקת הקוונטים הקשורה לתנועת האלקטרונים בתוך האטום.

צפיפות אלקטרונים מציינת את ההסתברות למצוא אלקטרון בקרבת הגרעין. ככל שהוא קרוב יותר לגרעין (אזור סגול), כך הוא סביר יותר, ואילו הוא יהיה פחות אם הוא יתרחק מהגרעין (אזור סגול).

לְנַסוֹת

המודל האטומי של שרדינגר מבוסס על השערת ברוגלי, כמו גם על המודלים האטומיים הקודמים של בוהר וסומרפלד.

ברוגלי הציע שכשם שלגלים יש תכונות של חלקיקים, לחלקיקים יש תכונות של גלים, שיש להם אורך גל נלווה. משהו שעורר הרבה ציפיות באותה תקופה, היות ואלברט איינשטיין עצמו תומך בתיאוריה שלו.

עם זאת, לתיאוריה של דה ברוגלי היה חסר, וזה היה שמשמעות הרעיון עצמו לא הובנה היטב: אלקטרון יכול להיות גל, אבל של מה? ואז נראה כי דמותו של שרדינגר מגיבה.

לשם כך הסתמך הפיזיקאי האוסטרי על הניסוי של יאנג, ובהתבסס על תצפיות משלו, הוא פיתח את הביטוי המתמטי הנושא את שמו.

להלן היסודות המדעיים של מודל אטומי זה:

הניסוי של יאנג: ההדגמה הראשונה של כפילות חלקיקי הגל

ניתן להדגים את השערת דה ברוגלי על גל החומר ואופיו הגופני באמצעות הניסוי של יאנג, הידוע גם כניסוי החריץ הכפול.

המדען האנגלי תומאס יאנג הניח את היסודות למודל האטומי של שרדינגר כאשר בשנת 1801 הוא ביצע את הניסוי כדי לאמת את טבעו של האור.

במהלך הניסוי שלו, יאנג חילק את הפליטה של ​​קרן אור העוברת דרך חור קטן דרך תא תצפית. חלוקה זו מושגת על ידי שימוש בכרטיס 0.2 מילימטר, הממוקם במקביל לקורה.

תכנון הניסוי נעשה כך שקרן האור הייתה רחבה יותר מהכרטיס, ולכן כאשר הנחת הכרטיס אופקית, הקורה חולקה לשני חלקים שווים בערך. תפוקת קרני האור הופנתה על ידי מראה.

שתי קרני האור פגעו בקיר בחדר חשוך. שם הוכח דפוס ההפרעה בין שני הגלים, ובכך הוכיח כי האור יכול להתנהג הן כחלקיק והן כגל.

מאה שנה לאחר מכן, אלברט איינשטיין חיזק את הרעיון באמצעות עקרונות מכניקת הקוונטים.

משוואת שרדינגר

שרדינגר פיתח שני מודלים מתמטיים, והבדיל את המתרחש תלוי אם מצב הקוונטים משתנה עם הזמן או לא.

לצורך ניתוח אטומי, פרסם שרדינגר את משוואת שרדינגר העצמאית בזמן בסוף 1926, המבוססת על תפקודי הגל שמתנהגים כגלים עומדים.

זה מרמז שהגל אינו זז, הצמתים שלו, כלומר נקודות שיווי המשקל שלו, משמשים כציר ליתר המבנה לנוע סביבם, ומתארים תדר ומשרעת ספציפית.

שרדינגר הגדיר את הגלים שהאלקטרונים מתארים כמצבים נייחים או מסלולית, והם קשורים, בתורם, לרמות אנרגיה שונות.

משוואת Schrödinger העצמאית בזמן היא כדלקמן:

איפה:

ה : קבוע של מידתיות.

Ψ : פונקציית הגל של מערכת הקוונטים.

Η : מפעיל המילטוני.

משוואת שרדינגר העצמאית לזמן משמשת כאשר ניתן לראות את הצפייה המייצגת את האנרגיה הכוללת של המערכת, המכונה מפעיל המילטון, לא בזמן. עם זאת, הפונקציה המתארת ​​את תנועת הגל הכוללת תהיה תמיד תלויה בזמן.

משוואת שרדינגר מציינת שאם יש לנו פונקצית גלים Ψ, והמפעיל המילטוניני פועל עליה, קבוע המידתיות E מייצג את האנרגיה הכוללת של מערכת הקוונטים באחת ממצביה הנייחים.

מיושם על המודל האטומי של שרדינגר, אם האלקטרון נע בחלל מוגדר, ישנם ערכי אנרגיה נפרדים, ואם האלקטרון נע בחופשיות בחלל, ישנם מרווחי אנרגיה רציפים.

מבחינה מתמטית ישנם מספר פתרונות למשוואת שרדינגר, כל פתרון מרמז על ערך שונה לקבוע של המידתיות E.

על פי עקרון הוודאות של הייזנברג, לא ניתן להעריך את המיקום והאנרגיה של אלקטרון. כתוצאה מכך, מדענים מכירים בכך שההערכה של מיקום האלקטרון בתוך האטום אינה מדויקת.

מוצבים

המוצגים של המודל האטומי של שרדינגר הם כדלקמן:

אלקטרונים מתנהגים כגלים עומדים המופצים בחלל על פי פונקציית הגל Ψ.

אלקטרונים נעים בתוך האטום בתיאור אורביטלים. אלה אזורים שבהם ההסתברות למצוא אלקטרון גבוהה משמעותית. ההסתברות המופנית היא פרופורציונאלית לריבוע של פונקציית הגל Ψ ² .

תצורת האלקטרונים של המודל האטומי של שרדינגר מסבירה את התכונות התקופתיות של האטומים ואת הקשרים שהם יוצרים.

עם זאת, המודל האטומי של שרדינגר אינו מתייחס לסיבוב של אלקטרונים, ואינו מחשיב וריאציות בהתנהגות האלקטרונים המהירים כתוצאה מהשפעות יחסיות.

מאמרי עניין

מודל האטומי של דה ברוגלי.

המודל האטומי של צ'אדוויק.

מודל אטומי של הייזנברג.

המודל האטומי של פרין.

המודל האטומי של תומסון.

המודל האטומי של דלתון.

מודל אטומי של דיראק ירדן.

מודל אטומי של דמוקריטוס.

המודל האטומי של בוהר.

מודל אטומי של זומרפלד.

הפניות

1. המודל האטומי של שרדינגר (2015). התאושש מ: quimicas.net
2. המודל המכני הקוונטי של האטום התאושש מ: en.khanacademy.org
3. משוואת הגל של שרדינגר (sf). אוניברסיטת ג'יימה א. קסטלון, ספרד. התאושש מ: uji.es
4. תיאוריה אטומית מודרנית: מודלים (2007). © ABCTE. התאושש מ: abcte.org
5. המודל האטומי של שרדינגר (sf). התאושש מ: erwinschrodingerbiography.weebly.com
6. ויקיפדיה, האינציקלופדיה החופשית (2018). משוואת שרדינגר. התאושש מ: es.wikipedia.org
7. ויקיפדיה, האינציקלופדיה החופשית (2017). הניסוי של יאנג. התאושש מ: es.wikipedia.org