- Caratteristiche del modello atomico di Schrödinger
- Sperimentare
- L'esperimento di Young: la prima dimostrazione della dualità onda-particella
- L'equazione di Schrödinger
- postulati
- Articoli di interesse
- Riferimenti
Il modello atomico Schrödinger fu sviluppato da Erwin Schrödinger nel 1926. Questa proposta è nota come modello quantistico dell'atomo e descrive il comportamento ondulatorio dell'elettrone.
Schrödinger ha suggerito che il movimento degli elettroni nell'atomo corrispondeva alla dualità onda-particella e, di conseguenza, gli elettroni potevano muoversi attorno al nucleo come onde stazionarie.
Schrödinger, insignito del Premio Nobel nel 1933 per i suoi contributi alla teoria atomica, ha sviluppato l'equazione omonima per calcolare la probabilità che un elettrone si trovi in una posizione specifica.
Caratteristiche del modello atomico di Schrödinger
Orbitali 1s, 2s e 2p all'interno di un atomo di sodio.
-Descrivere il movimento degli elettroni come onde stazionarie.
-Gli elettroni si muovono costantemente, cioè non hanno una posizione fissa o definita all'interno dell'atomo.
-Questo modello non prevede la posizione dell'elettrone, né descrive il percorso che prende all'interno dell'atomo. Stabilisce solo una zona di probabilità per localizzare l'elettrone.
-Queste aree di probabilità sono chiamate orbitali atomici. Gli orbitali descrivono un movimento di traslazione attorno al nucleo dell'atomo.
-Questi orbitali atomici hanno diversi livelli e sottolivelli di energia e possono essere definiti tra nuvole di elettroni.
-Il modello non contempla la stabilità del nucleo, si riferisce solo alla spiegazione della meccanica quantistica associata al movimento degli elettroni all'interno dell'atomo.
La densità elettronica indica la probabilità di trovare un elettrone vicino al nucleo. Più è vicino al nucleo (zona viola), più è probabile, mentre sarà minore se si allontana dal nucleo (zona viola).
Sperimentare
Il modello atomico di Schrödinger si basa sull'ipotesi di Broglie, nonché sui precedenti modelli atomici di Bohr e Sommerfeld.
Broglie ha proposto che proprio come le onde hanno proprietà delle particelle, le particelle hanno proprietà delle onde, con una lunghezza d'onda associata. Qualcosa che all'epoca generò molte aspettative, essendo lo stesso Albert Einstein sostenitore della sua teoria.
Tuttavia, la teoria di de Broglie aveva un difetto, che era che il significato dell'idea stessa non era molto ben compreso: un elettrone può essere un'onda, ma di cosa? È allora che la figura di Schrödinger sembra rispondere.
Per fare questo, il fisico austriaco si è basato sull'esperimento di Young e, sulla base delle proprie osservazioni, ha sviluppato l'espressione matematica che porta il suo nome.
Ecco le basi scientifiche di questo modello atomico:
L'esperimento di Young: la prima dimostrazione della dualità onda-particella
L'ipotesi di de Broglie sulla natura ondulatoria e corpuscolare della materia può essere dimostrata utilizzando l'esperimento di Young, noto anche come esperimento della doppia fenditura.
Lo scienziato inglese Thomas Young pose le basi per il modello atomico di Schrödinger quando nel 1801 eseguì l'esperimento per verificare la natura ondulatoria della luce.
Durante la sua sperimentazione, Young ha suddiviso l'emissione di un fascio di luce che passa attraverso un piccolo foro attraverso una camera di osservazione. Questa divisione si ottiene mediante l'uso di una scheda da 0,2 millimetri, posizionata parallelamente alla trave.
Il progetto dell'esperimento è stato realizzato in modo che il raggio di luce fosse più largo della scheda, quindi, quando si posizionava la scheda orizzontalmente, il raggio era diviso in due parti approssimativamente uguali. L'uscita dei fasci di luce era diretta da uno specchio.
Entrambi i fasci di luce colpiscono un muro in una stanza buia. Lì, è stato evidenziato il modello di interferenza tra le due onde, dimostrando così che la luce potrebbe comportarsi sia come una particella che come un'onda.
Un secolo dopo, Albert Einsten rafforzò l'idea usando i principi della meccanica quantistica.
L'equazione di Schrödinger
Schrödinger ha sviluppato due modelli matematici, differenziando ciò che accade a seconda che lo stato quantistico cambi nel tempo o meno.
Per l'analisi atomica, Schrödinger ha pubblicato l'equazione di Schrödinger indipendente dal tempo alla fine del 1926, che si basa sulle funzioni d'onda che si comportano come onde stazionarie.
Ciò implica che l'onda non si muove, i suoi nodi, cioè i suoi punti di equilibrio, servono da perno affinché il resto della struttura si muova intorno a loro, descrivendo una frequenza e un'ampiezza specifiche.
Schrödinger ha definito le onde che gli elettroni descrivono come stati stazionari o orbitali e sono associate, a loro volta, a diversi livelli di energia.
L'equazione di Schrödinger indipendente dal tempo è la seguente:
Dove:
E : costante di proporzionalità.
Ψ : funzione d'onda del sistema quantistico.
Η : operatore hamiltoniano.
L'equazione di Schrödinger indipendente dal tempo viene utilizzata quando l'osservabile che rappresenta l'energia totale del sistema, noto come operatore hamiltoniano, non dipende dal tempo. Tuttavia, la funzione che descrive il moto ondoso totale dipenderà sempre dal tempo.
L'equazione di Schrödinger indica che se abbiamo una funzione d'onda Ψ, e su di essa agisce l'operatore hamiltoniano, la costante di proporzionalità E rappresenta l'energia totale del sistema quantistico in uno dei suoi stati stazionari.
Applicato al modello atomico di Schrödinger, se l'elettrone si muove in uno spazio definito, ci sono valori di energia discreti e se l'elettrone si muove liberamente nello spazio, ci sono intervalli di energia continui.
Dal punto di vista matematico, esistono diverse soluzioni per l'equazione di Schrödinger, ogni soluzione implica un valore diverso per la costante di proporzionalità E.
Secondo il principio di indeterminazione di Heisenberg, non è possibile stimare la posizione e l'energia di un elettrone. Di conseguenza, gli scienziati riconoscono che la stima della posizione dell'elettrone all'interno dell'atomo non è accurata.
postulati
I postulati del modello atomico di Schrödinger sono i seguenti:
-Gli elettroni si comportano come onde stazionarie distribuite nello spazio secondo la funzione d'onda Ψ.
-Gli elettroni si muovono all'interno dell'atomo nel descrivere gli orbitali. Queste sono aree in cui la probabilità di trovare un elettrone è notevolmente più alta. La probabilità riferita è proporzionale al quadrato della funzione d'onda Ψ 2 .
La configurazione elettronica del modello atomico di Schrödinguer spiega le proprietà periodiche degli atomi e i legami che formano.
Tuttavia, il modello atomico di Schrödinger non considera lo spin degli elettroni, né considera le variazioni nel comportamento degli elettroni veloci a causa di effetti relativistici.
Articoli di interesse
Modello atomico di De Broglie.
Il modello atomico di Chadwick.
Modello atomico di Heisenberg.
Il modello atomico di Perrin.
Il modello atomico di Thomson.
Il modello atomico di Dalton.
Modello atomico di Dirac Jordan.
Modello atomico di Democrito.
Il modello atomico di Bohr.
Modello atomico di Sommerfeld.
Riferimenti
- Modello atomico di Schrodinger (2015) Estratto da: quimicas.net
- Il modello della meccanica quantistica dell'atomo Estratto da: en.khanacademy.org
- L'equazione delle onde di Schrödinger (sf). Università Jaime I. Castellón, Spagna. Recupero da: uji.es
- Teoria atomica moderna: modelli (2007). © ABCTE. Estratto da: abcte.org
- Modello atomico di Schrodinger (sf). Estratto da: erwinschrodingerbiography.weebly.com
- Wikipedia, The Free Encyclopedia (2018). Equazione di Schrödinger. Estratto da: es.wikipedia.org
- Wikipedia, The Free Encyclopedia (2017). L'esperimento di Young. Estratto da: es.wikipedia.org