HET ATOMAIRE MODEL VAN SCHRÖDINGER: KENMERKEN, POSTULATEN - FYSIEK - 2025

Het atoommodel Schrödinger werd in 1926 ontwikkeld door Erwin Schrödinger. Dit voorstel staat bekend als het kwantummechanische model van het atoom, en beschrijft het golfachtige gedrag van het elektron.

Schrödinger suggereerde dat de beweging van de elektronen in het atoom overeenkwam met de dualiteit van golf en deeltje, en dat de elektronen bijgevolg als staande golven rond de kern konden bewegen.

Schrödinger, die in 1933 de Nobelprijs ontving voor zijn bijdragen aan de atoomtheorie, ontwikkelde de gelijknamige vergelijking om de waarschijnlijkheid te berekenen dat een elektron zich op een specifieke positie bevindt.

Kenmerken van het atomaire model van Schrödinger

1s, 2s en 2p orbitalen binnen een natriumatoom.

-Beschrijf de beweging van elektronen als staande golven.

-De elektronen bewegen constant, dat wil zeggen, ze hebben geen vaste of gedefinieerde positie binnen het atoom.

-Dit model voorspelt niet de locatie van het elektron, noch beschrijft het het pad dat het binnen het atoom aflegt. Het stelt alleen een waarschijnlijkheidszone vast om het elektron te lokaliseren.

-Deze kansgebieden worden atomaire orbitalen genoemd. De orbitalen beschrijven een translatiebeweging rond de kern van het atoom.

-Deze atomaire orbitalen hebben verschillende energieniveaus en subniveaus en kunnen worden gedefinieerd tussen elektronenwolken.

-Het model overweegt niet de stabiliteit van de kern, het verwijst alleen naar het verklaren van de kwantummechanica die geassocieerd is met de beweging van elektronen in het atoom.

Elektronendichtheid geeft de kans aan om een ​​elektron in de buurt van de kern te vinden. Hoe dichter het zich bij de kern (paarse zone) bevindt, hoe waarschijnlijker het is, terwijl het minder zal zijn als het weg beweegt van de kern (paarse zone).

Experiment

Het atomaire model van Schrödinger is gebaseerd op de Broglie-hypothese, evenals op de eerdere atomaire modellen van Bohr en Sommerfeld.

Broglie stelde voor dat net zoals golven eigenschappen hebben van deeltjes, deeltjes eigenschappen hebben van golven, met een bijbehorende golflengte. Iets dat destijds veel verwachting wekte, aangezien Albert Einstein zelf zijn theorie onderschrijft.

De Broglie-theorie had echter een tekortkoming, namelijk dat de betekenis van het idee zelf niet goed werd begrepen: een elektron kan een golf zijn, maar waarvan? Op dat moment lijkt de figuur van Schrödinger te reageren.

Om dit te doen, vertrouwde de Oostenrijkse fysicus op Young's experiment, en op basis van zijn eigen waarnemingen ontwikkelde hij de wiskundige uitdrukking die zijn naam draagt.

Hier zijn de wetenschappelijke grondslagen van dit atomaire model:

Young's experiment: de eerste demonstratie van dualiteit van golfdeeltjes

De de Broglie-hypothese over de golf- en corpusculaire aard van materie kan worden aangetoond met behulp van Young's experiment, ook wel bekend als het dubbele spleet-experiment.

De Engelse wetenschapper Thomas Young legde de basis voor het atomaire model van Schrödinger toen hij in 1801 het experiment uitvoerde om de golfkarakteristiek van licht te verifiëren.

Tijdens zijn experimenten verdeelde Young de emissie van een lichtstraal die door een klein gaatje door een observatiekamer ging. Deze verdeling wordt bereikt door het gebruik van een kaart van 0,2 millimeter, parallel aan de balk.

Het ontwerp van het experiment was zo gemaakt dat de lichtstraal breder was dan de kaart, dus bij het horizontaal plaatsen van de kaart werd de straal verdeeld in twee ongeveer gelijke delen. De output van de lichtstralen werd gestuurd door een spiegel.

Beide lichtstralen raakten een muur in een donkere kamer. Daar werd het interferentiepatroon tussen de twee golven aangetoond, waarmee werd aangetoond dat licht zich zowel als een deeltje als als een golf kon gedragen.

Een eeuw later versterkte Albert Einsten het idee met behulp van de principes van de kwantummechanica.

De Schrödinger-vergelijking

Schrödinger heeft twee wiskundige modellen ontwikkeld, waarbij onderscheid wordt gemaakt tussen wat er gebeurt, afhankelijk van of de kwantumtoestand met de tijd verandert of niet.

Voor atomaire analyse publiceerde Schrödinger eind 1926 de tijdonafhankelijke Schrödingervergelijking, die is gebaseerd op de golffuncties die zich gedragen als staande golven.

Dit houdt in dat de golf niet beweegt, de knooppunten, dat wil zeggen de evenwichtspunten, dienen als een draaipunt voor de rest van de structuur om eromheen te bewegen en beschrijft een specifieke frequentie en amplitude.

Schrödinger definieerde de golven die elektronen beschrijven als stationaire of orbitale toestanden, en ze worden op hun beurt geassocieerd met verschillende energieniveaus.

De tijdonafhankelijke Schrödingervergelijking is als volgt:

Waar:

E : constante van evenredigheid.

Ψ : golffunctie van het kwantumsysteem.

Η : Hamiltoniaanse operator.

De tijdonafhankelijke Schrödingervergelijking wordt gebruikt wanneer het waarneembare dat de totale energie van het systeem vertegenwoordigt, bekend als de Hamiltoniaanse operator, niet afhankelijk is van de tijd. De functie die de totale golfbeweging beschrijft, is echter altijd afhankelijk van de tijd.

De Schrödingervergelijking geeft aan dat als we een golffunctie Ψ hebben, en de Hamiltoniaanse operator erop werkt, de evenredigheidsconstante E de totale energie van het kwantumsysteem in een van zijn stationaire toestanden vertegenwoordigt.

Toegepast op het atomaire model van Schrödinger, als het elektron in een gedefinieerde ruimte beweegt, zijn er discrete energiewaarden, en als het elektron vrij in de ruimte beweegt, zijn er continue energie-intervallen.

Vanuit wiskundig oogpunt zijn er verschillende oplossingen voor de Schrödingervergelijking, elke oplossing impliceert een andere waarde voor de evenredigheidsconstante E.

Volgens het onzekerheidsprincipe van Heisenberg is het niet mogelijk om de positie en energie van een elektron te schatten. Daarom erkennen wetenschappers dat de schatting van de locatie van het elektron binnen het atoom onnauwkeurig is.

Postulaten

De postulaten van het atomaire model van Schrödinger zijn als volgt:

-Elektronen gedragen zich als staande golven die in de ruimte worden verdeeld volgens de golffunctie Ψ.

-Elektronen bewegen binnen het atoom bij het beschrijven van orbitalen. Dit zijn gebieden waar de kans om een ​​elektron te vinden aanzienlijk hoger is. De genoemde kans is evenredig met het kwadraat van de golffunctie Ψ ² .

De elektronenconfiguratie van het atomaire model van Schrödinguer verklaart de periodieke eigenschappen van atomen en de bindingen die ze vormen.

Het atomaire model van Schrödinger houdt echter geen rekening met de spin van elektronen, noch met variaties in het gedrag van snelle elektronen als gevolg van relativistische effecten.

Artikelen van belang

Atoommodel van De Broglie.

Chadwick's atomaire model.

Atoommodel van Heisenberg.

Perrin's atomaire model.

Thomson's atomaire model.

Het atomaire model van Dalton.

Atoommodel van Dirac Jordan.

Atoommodel van Democritus.

Bohr's atomaire model.

Atoommodel van Sommerfeld.

Referenties

1. Schrodinger's atomaire model (2015). Hersteld van: quimicas.net
2. Het kwantummechanische model van het atoom Hersteld van: en.khanacademy.org
3. De golfvergelijking van Schrödinger (sf). Jaime I. Universiteit van Castellón, Spanje. Hersteld van: uji.es
4. Moderne atoomtheorie: modellen (2007). © ABCTE. Hersteld van: abcte.org
5. Schrodinger's Atomic Model (sf). Hersteld van: erwinschrodingerbiography.weebly.com
6. Wikipedia, The Free Encyclopedia (2018). Schrödingervergelijking. Hersteld van: es.wikipedia.org
7. Wikipedia, The Free Encyclopedia (2017). Young's experiment. Hersteld van: es.wikipedia.org