Atommodell von Schrödinger Eigenschaften, Postulate

Die Schrödingers Atommodell wurde 1926 von Erwin Schrödinger entwickelt. Dieser Vorschlag wird als quantenmechanisches Modell des Atoms bezeichnet und beschreibt das Wellenverhalten des Elektrons.

Der herausragende österreichische Physiker basierte dabei auf der Hypothese von Broglie, der feststellte, dass jedes Teilchen in Bewegung mit einer Welle assoziiert ist und sich so verhalten kann.

Schrödinger deutete an, dass die Bewegung der Elektronen im Atom der Welle-Teilchen-Dualität entsprach und folglich Elektronen als stehende Wellen um den Kern mobilisiert werden konnten.

Schrödinger, der 1933 für seine Beiträge zur Atomtheorie mit dem Nobelpreis ausgezeichnet wurde, entwickelte die gleichnamige Gleichung, um die Wahrscheinlichkeit zu berechnen, dass ein Elektron sich in einer bestimmten Position befindet.

Index

• 1 Eigenschaften des Schrödinger Atommodells
• 2 Experiment
  • 2.1 Young's Experiment: Die erste Demonstration der Welle-Teilchen-Dualität
  • 2.2 Die Schrödinger-Gleichung
• 3 Postulate
• 4 Artikel von Interesse
• 5 Referenzen

Eigenschaften des Schrödinger Atommodells

-Beschreibt die Bewegung von Elektronen als stehende Wellen.

- Die Elektronen bewegen sich ständig, dh sie haben keine feste oder definierte Position innerhalb des Atoms.

-Dieses Modell sagt weder die Position des Elektrons voraus, noch beschreibt es den Weg, den es innerhalb des Atoms macht. Es legt nur eine Wahrscheinlichkeitszone fest, um das Elektron zu lokalisieren.

- Diese Wahrscheinlichkeitsbereiche heißen Atomorbitale. Die Orbitale beschreiben eine Translationsbewegung um den Kern des Atoms.

Diese Atomorbitale haben unterschiedliche Niveaus und Unterebenen von Energie und können zwischen Elektronenwolken definiert werden.

-Das Modell betrachtet nicht die Stabilität des Kerns, es bezieht sich nur auf die Erklärung der Quantenmechanik, die mit der Bewegung von Elektronen innerhalb des Atoms verbunden ist.

Experiment

Das Atommodell von Schrödinger basiert auf der Broglie-Hypothese und auf den früheren Atommodellen von Bohr und Sommerfeld.

Schrödinger setzte dafür auf Youngs Experiment und entwickelte auf Grund seiner eigenen Beobachtungen den mathematischen Ausdruck, der seinen Namen trägt.

Den wissenschaftlichen Grundlagen dieses atomaren Modells folgend:

Youngs Experiment: Die erste Demonstration der Welle-Teilchen-Dualität

Broglies Hypothese über die wellenförmige und korpuskulare Natur der Materie kann durch das Young Experiment, das auch als Doppelspalt-Experiment bekannt ist, demonstriert werden.

Der englische Wissenschaftler Thomas Young legte den Grundstein für das Atommodell von Schrödinger, als er 1801 das Experiment zur Untersuchung der Wellennatur von Licht durchführte.

Während seiner Experimente teilte Young die Emission eines Lichtstrahls, der ein kleines Loch durchquert, durch eine Beobachtungskammer. Diese Aufteilung wird durch die Verwendung einer 0,2 Millimeter großen Karte erreicht, die parallel zum Träger angeordnet ist.

Das Design des Experiments wurde so gemacht, dass der Lichtstrahl breiter als die Karte war, so dass, wenn die Karte horizontal platziert wurde, der Strahl in zwei ungefähr gleiche Teile geteilt wurde. Die Ausgabe der Lichtstrahlen wurde durch einen Spiegel geleitet.

Beide Lichtstrahlen treffen auf eine Wand in einem dunklen Raum. Es gab Hinweise auf das Interferenzmuster zwischen beiden Wellen, das zeigte, dass sich Licht sowohl als Teilchen als auch als Welle verhalten kann.

Ein Jahrhundert später bekräftigte Albert Einstein die Idee durch die Prinzipien der Quantenmechanik.

Die Schrödinger-Gleichung

Schrödinger entwickelte zwei mathematische Modelle, die unterscheiden, was passiert, je nachdem, ob sich der Quantenzustand mit der Zeit ändert oder nicht.

Für die Atomanalyse veröffentlichte Schrödinger Ende 1926 die Schrödinger-Gleichung unabhängig von der Zeit, die auf Wellenfunktionen beruht, die sich wie stehende Wellen verhalten.

Dies impliziert, dass sich die Welle nicht bewegt, ihre Knoten, das heißt ihre Gleichgewichtspunkte, dienen als Drehpunkt für den Rest der Struktur, um sich um sie herum zu bewegen und eine bestimmte Frequenz und Amplitude zu beschreiben.

Schrödinger definierte die Wellen, die Elektronen als stationäre oder orbitale Zustände beschreiben und wiederum auf verschiedenen Energieniveaus stehen.

Die Schrödinger-Gleichung ist unabhängig von der Zeit wie folgt:

Wo:

E: Proportionalitätskonstante.

Ψ: Wellenfunktion des Quantensystems.

Η ̂: Hamiltonischer Operator.

Die zeitunabhängige Schrödinger-Gleichung wird verwendet, wenn die beobachtbare Darstellung der Gesamtenergie des Systems, die als Hamilton-Operator bekannt ist, nicht von der Zeit abhängt. Die Funktion, die die gesamte Wellenbewegung beschreibt, hängt jedoch immer von der Zeit ab.

Die Schrödinger-Gleichung besagt, dass, wenn wir eine Wellenfunktion Ψ haben und der Hamiltonoperator darauf wirkt, die Proportionalitätskonstante E die Gesamtenergie des Quantensystems in einem seiner stationären Zustände darstellt.

Wenn sich das Elektron in Schrödingers Atommodell bewegt, gibt es diskrete Energiewerte, und wenn sich das Elektron frei im Raum bewegt, gibt es kontinuierliche Energieintervalle.

Aus mathematischer Sicht gibt es mehrere Lösungen für die Schrödinger-Gleichung, jede Lösung impliziert einen anderen Wert für die Proportionalitätskonstante E.

Nach der Heisenbergschen Unschärferelation ist es nicht möglich, die Position oder Energie eines Elektrons abzuschätzen. Folglich erkennen Wissenschaftler, dass die Schätzung der Position des Elektrons innerhalb des Atoms ungenau ist.

Postulate

Die Postulate des Schrödingerschen Atommodells lauten wie folgt:

- Die Elektronen verhalten sich wie stehende Wellen, die entsprechend der Wellenfunktion in im Raum verteilt sind.

- Die Elektronen bewegen sich beim Beschreiben von Orbitalen innerhalb des Atoms. Dies sind Bereiche, in denen die Wahrscheinlichkeit, ein Elektron zu finden, wesentlich höher ist. Die bezogene Wahrscheinlichkeit ist proportional zum Quadrat der Wellenfunktion Ψ².

Die elektronische Konfiguration des Schrödinguer-Atommodells erklärt die periodischen Eigenschaften der Atome und die Bindungen, die sie bilden.

Das Schrödinger-Atommodell betrachtet jedoch weder den Spin von Elektronen, noch berücksichtigt es die Variationen im Verhalten schneller Elektronen aufgrund relativistischer Effekte.

Artikel von Interesse

Atommodell von Broglie.

Atommodell von Chadwick.

Atommodell von Heisenberg.

Atommodell von Perrin.

Atommodell von Thomson.

Atommodell von Dalton.

Atommodell von Dirac Jordan.

Atommodell von Demokrit.

Atommodell von Bohr.

Referenzen

1. Das Atommodell von Schrödinger (2015). Realisiert von: quimicas.net
2. Das quantenmechanische Modell des Atoms Zurückgewonnen von: en.khanacademy.org
3. Die Schrödinger-Wellengleichung (s.f.). Jaime I. Universität Castellón, Spanien. Von: uji.es
4. Moderne Atomtheorie: Modelle (2007). © ABCTE. Von: abcte.org
5. Schrödingers Atommodell (s.f.). Von: erwinschrodingerbiography.weebly.com
6. Wikipedia, Die freie Enzyklopädie (2018). Schrödinger-Gleichung. Von: en.wikipedia.org
7. Wikipedia, Die freie Enzyklopädie (2017). Junges Experiment. Von: en.wikipedia.org