แบบจำลองอะตอมของSCHRÖDINGER: ลักษณะสมมุติฐาน - กายภาพ

แบบจำลองอะตอมSchrödingerได้รับการพัฒนาโดยเออร์วินSchrödingerในปี 1926 ข้อเสนอนี้เรียกว่าควอนตัมรูปแบบกลของอะตอมและอธิบายพฤติกรรม wavelike ของอิเล็กตรอน

Schrödingerเสนอว่าการเคลื่อนที่ของอิเล็กตรอนในอะตอมนั้นสอดคล้องกับความเป็นคู่ของอนุภาคคลื่นและด้วยเหตุนี้อิเล็กตรอนจึงสามารถเคลื่อนที่ไปรอบ ๆ นิวเคลียสเป็นคลื่นนิ่ง

Schrödingerซึ่งได้รับรางวัลโนเบลในปี 1933 จากการมีส่วนร่วมในทฤษฎีอะตอมได้พัฒนาสมการที่มีชื่อเดียวกันเพื่อคำนวณความน่าจะเป็นที่อิเล็กตรอนอยู่ในตำแหน่งเฉพาะ

ลักษณะของแบบจำลองอะตอมของSchrödinger

1s, 2s และ 2p ออร์บิทัลภายในอะตอมโซเดียม

- อธิบายการเคลื่อนที่ของอิเล็กตรอนเป็นคลื่นนิ่ง

- อิเล็กตรอนเคลื่อนที่ตลอดเวลากล่าวคือไม่มีตำแหน่งคงที่หรือกำหนดไว้ภายในอะตอม

- แบบจำลองนี้ไม่ได้ทำนายตำแหน่งของอิเล็กตรอนและไม่ได้อธิบายเส้นทางที่ใช้ภายในอะตอม เพียงแค่สร้างโซนความน่าจะเป็นเพื่อค้นหาอิเล็กตรอน

- พื้นที่ความน่าจะเป็นเหล่านี้เรียกว่าออร์บิทัลของอะตอม วงโคจรอธิบายการเคลื่อนที่แบบแปลรอบนิวเคลียสของอะตอม

- ออร์บิทัลอะตอมเหล่านี้มีระดับและระดับย่อยของพลังงานที่แตกต่างกันและสามารถกำหนดได้ระหว่างเมฆอิเล็กตรอน

- แบบจำลองไม่ได้พิจารณาถึงเสถียรภาพของนิวเคลียส แต่หมายถึงการอธิบายกลศาสตร์ควอนตัมที่เกี่ยวข้องกับการเคลื่อนที่ของอิเล็กตรอนภายในอะตอมเท่านั้น

ความหนาแน่นของอิเล็กตรอนบ่งบอกถึงความน่าจะเป็นที่จะพบอิเล็กตรอนใกล้นิวเคลียส ยิ่งอยู่ใกล้นิวเคลียสมากเท่าไหร่ (โซนสีม่วง) ก็ยิ่งมีโอกาสมากขึ้นในขณะที่มันจะน้อยลงถ้ามันเคลื่อนออกจากนิวเคลียส (โซนสีม่วง)

การทดลอง

แบบจำลองอะตอมของSchrödingerตั้งอยู่บนสมมติฐานของ Broglie เช่นเดียวกับแบบจำลองอะตอมก่อนหน้าของ Bohr และ Sommerfeld

Broglie เสนอว่าเช่นเดียวกับที่คลื่นมีคุณสมบัติของอนุภาคอนุภาคก็มีคุณสมบัติของคลื่นโดยมีความยาวคลื่นที่เกี่ยวข้อง สิ่งที่สร้างความคาดหวังอย่างมากในเวลานั้นอัลเบิร์ตไอน์สไตน์เองก็เป็นผู้รับรองทฤษฎีของเขา

อย่างไรก็ตามทฤษฎี de Broglie มีข้อบกพร่องซึ่งก็คือความหมายของความคิดนั้นยังไม่เป็นที่เข้าใจกันดี: อิเล็กตรอนสามารถเป็นคลื่นได้ แต่เกิดจากอะไร? จากนั้นร่างของSchrödingerก็ดูเหมือนจะตอบสนอง

ในการทำเช่นนี้นักฟิสิกส์ชาวออสเตรียได้อาศัยการทดลองของ Young และจากการสังเกตของเขาเองเขาได้พัฒนานิพจน์ทางคณิตศาสตร์ที่เป็นชื่อของเขา

นี่คือรากฐานทางวิทยาศาสตร์ของแบบจำลองอะตอมนี้:

การทดลองของ Young: การสาธิตครั้งแรกของความเป็นคู่ของอนุภาคคลื่น

สมมติฐาน de Broglie เกี่ยวกับคลื่นและธรรมชาติของสสารสามารถแสดงให้เห็นได้โดยใช้การทดลองของ Young หรือที่เรียกว่าการทดลองแบบ double slit

Thomas Young นักวิทยาศาสตร์ชาวอังกฤษได้วางรากฐานสำหรับแบบจำลองอะตอมของSchrödingerเมื่อในปี 1801 เขาได้ทำการทดลองเพื่อตรวจสอบลักษณะคลื่นของแสง

ในระหว่างการทดลองของเขา Young แบ่งการปล่อยลำแสงผ่านรูเล็ก ๆ ผ่านห้องสังเกตการณ์ การแบ่งนี้ทำได้โดยใช้การ์ดขนาด 0.2 มม. ซึ่งขนานกับลำแสง

การออกแบบของการทดลองทำขึ้นเพื่อให้ลำแสงกว้างกว่าการ์ดดังนั้นเมื่อวางการ์ดในแนวนอนลำแสงจะถูกแบ่งออกเป็นสองส่วนที่เท่ากันโดยประมาณ เอาท์พุตของลำแสงถูกส่องโดยกระจก

ลำแสงทั้งสองกระทบกำแพงในห้องมืด ที่นั่นมีหลักฐานรูปแบบการรบกวนระหว่างคลื่นทั้งสองซึ่งแสดงให้เห็นว่าแสงสามารถทำงานได้ทั้งในรูปแบบอนุภาคและในรูปคลื่น

หนึ่งศตวรรษต่อมา Albert Einsten ได้เสริมความคิดโดยใช้หลักการของกลศาสตร์ควอนตัม

สมการSchrödinger

Schrödingerได้พัฒนาแบบจำลองทางคณิตศาสตร์สองแบบโดยแยกความแตกต่างของสิ่งที่เกิดขึ้นโดยขึ้นอยู่กับว่าสถานะควอนตัมเปลี่ยนแปลงไปตามเวลาหรือไม่

สำหรับการวิเคราะห์อะตอมSchrödingerได้ตีพิมพ์สมการSchrödingerที่ไม่ขึ้นกับเวลาในตอนท้ายของปีพ. ศ.

นี่หมายความว่าคลื่นไม่เคลื่อนที่โหนดของมันนั่นคือจุดสมดุลของมันทำหน้าที่เป็นเดือยสำหรับส่วนที่เหลือของโครงสร้างเพื่อเคลื่อนที่ไปรอบ ๆ โดยอธิบายความถี่และแอมพลิจูดที่เฉพาะเจาะจง

ชเรอดิงเงอร์กำหนดคลื่นที่อิเล็กตรอนอธิบายว่าเป็นสถานะหยุดนิ่งหรือโคจรและมีความสัมพันธ์กับระดับพลังงานที่แตกต่างกัน

สมการSchrödingerที่ไม่ขึ้นกับเวลามีดังนี้:

ที่ไหน:

E : ค่าคงที่ของสัดส่วน

Ψ : ฟังก์ชันคลื่นของระบบควอนตัม

Η : ตัวดำเนินการแฮมิลตัน

สมการชเรอดิงเงอร์ที่ไม่ขึ้นกับเวลาถูกใช้เมื่อสิ่งที่สังเกตได้ซึ่งแสดงถึงพลังงานทั้งหมดของระบบหรือที่เรียกว่าตัวดำเนินการแฮมิลตันไม่ขึ้นอยู่กับเวลา อย่างไรก็ตามฟังก์ชันที่อธิบายการเคลื่อนที่ของคลื่นทั้งหมดจะขึ้นอยู่กับเวลาเสมอ

สมการชเรอดิงเงอร์บ่งชี้ว่าถ้าเรามีฟังก์ชันคลื่นΨและตัวดำเนินการแฮมิลตันทำหน้าที่นั้นค่าคงที่ของสัดส่วน E จะแสดงถึงพลังงานทั้งหมดของระบบควอนตัมในสถานะหยุดนิ่ง

นำไปใช้กับแบบจำลองอะตอมของSchrödingerหากอิเล็กตรอนเคลื่อนที่ในอวกาศที่กำหนดจะมีค่าพลังงานที่ไม่ต่อเนื่องและถ้าอิเล็กตรอนเคลื่อนที่อย่างอิสระในอวกาศจะมีช่วงพลังงานที่ต่อเนื่องกัน

จากมุมมองทางคณิตศาสตร์มีคำตอบหลายประการสำหรับสมการชเรอดิงเงอร์แต่ละคำตอบแสดงถึงค่าที่แตกต่างกันสำหรับค่าคงที่ของสัดส่วน E

ตามหลักการความไม่แน่นอนของไฮเซนเบิร์กไม่สามารถประมาณตำแหน่งและพลังงานของอิเล็กตรอนได้ ด้วยเหตุนี้นักวิทยาศาสตร์จึงตระหนักดีว่าการประมาณตำแหน่งของอิเล็กตรอนภายในอะตอมนั้นไม่ถูกต้อง

สมมุติฐาน

สมมุติฐานของแบบจำลองอะตอมของSchrödingerมีดังนี้:

- อิเล็กตรอนทำหน้าที่เป็นคลื่นนิ่งที่กระจายอยู่ในอวกาศตามฟังก์ชันคลื่นΨ

- อิเล็กตรอนเคลื่อนที่ภายในอะตอมเพื่ออธิบายออร์บิทัล นี่คือบริเวณที่ความน่าจะเป็นในการพบอิเล็กตรอนนั้นสูงกว่ามาก น่าจะเรียกว่าเป็นสัดส่วนกับตารางของΨฟังก์ชันคลื่น2

โครงร่างอิเล็กตรอนของแบบจำลองอะตอมของSchrödinguerอธิบายถึงคุณสมบัติของอะตอมและพันธะที่ก่อตัวเป็นระยะ

อย่างไรก็ตามแบบจำลองอะตอมของSchrödingerไม่ได้พิจารณาการหมุนของอิเล็กตรอนและไม่พิจารณาถึงการเปลี่ยนแปลงในพฤติกรรมของอิเล็กตรอนที่เร็วเนื่องจากผลของความสัมพันธ์

บทความที่น่าสนใจ

แบบจำลองอะตอมของ De Broglie

แบบจำลองอะตอมของ Chadwick

แบบจำลองอะตอมไฮเซนเบิร์ก

แบบจำลองอะตอมของ Perrin

แบบจำลองอะตอมของทอมสัน

แบบจำลองอะตอมของดาลตัน

แบบจำลองอะตอมของ Dirac Jordan

แบบจำลองอะตอมของ Democritus

แบบจำลองอะตอมของบอร์

แบบจำลองอะตอมซอมเมอร์เฟลด์

อ้างอิง

แบบจำลองอะตอมของชเรอดิงเงอร์ (2558) ดึงมาจาก: quimicas.net
แบบจำลองเชิงกลควอนตัมของอะตอมดึงมาจาก: en.khanacademy.org
สมการคลื่นSchrödinger (sf) Jaime I. Castellón University ประเทศสเปน กู้คืนจาก: uji.es
แบบจำลองอะตอมของชเรอดิงเงอร์ (sf) สืบค้นจาก: erwinschrodingerbiography.weebly.com
Wikipedia, สารานุกรมเสรี (2018). สมการชเรอดิงเงอร์ สืบค้นจาก: es.wikipedia.org
Wikipedia, สารานุกรมเสรี (2017). การทดลองของ Young สืบค้นจาก: es.wikipedia.org

แบบจำลองอะตอมของSCHRÖDINGER: ลักษณะสมมุติฐาน - กายภาพ - 2026