- Característiques de el model atòmic de Schrödinger
- experiment
- L'experiment de Young: la primera demostració de la dualitat ona-partícula
- L'equació de Schrödinger
- postulats
- Articles d'interès
- referències
El model atòmic de Schrödinger va ser desenvolupat per Erwin Schrödinger el 1926. Aquesta proposta és coneguda com el model mecànic quàntic de l'àtom, i descriu el comportament ondulatori de l'electró.
Schrödinger va suggerir que el moviment dels electrons en l'àtom corresponia a la dualitat ona-partícula, i en conseqüència, els electrons podien mobilitzar-al voltant de l'nucli com ones estacionàries.
Schrödinger, que va ser guardonat amb el Premi Nobel el 1933 per les seves aportacions a la teoria atòmica, va desenvolupar l'equació homònima per calcular la probabilitat que un electró es trobi en una posició específica.
Característiques de el model atòmic de Schrödinger
Orbitals 1s, 2s i 2p dins d'un àtom de sodi.
-Descriu el moviment dels electrons com a ones estacionàries.
-Els electrons es mouen constantment, és a dir, no tenen una posició fixa o definida dins l'àtom.
-Aquest model no prediu la ubicació de l'electró, ni descriu la ruta que realitza dins de l'àtom. Només s'estableix una zona de probabilitat per ubicar a l'electró.
-Aquestes àrees de probabilitat es denominen orbitals atòmics. Els orbitals descriuen un moviment de translació al voltant de l'nucli de l'àtom.
-Aquests orbitals atòmics tenen diferents nivells i subnivells d'energia, i poden definir-se entre núvols d'electrons.
-El model no contempla l'estabilitat de l'nucli, només es remet a explicar la mecànica quàntica associada a el moviment dels electrons dins de l'àtom.
La densitat electrònica indica la probabilitat de trobar un electró a prop de el nucli. Quan més propera estigui de el nucli (zona habitada) més probabilitat hi haurà, mentre que serà menor si s'allunya de l'nucli (zona violeta).
experiment
El model atòmic de Schrödinger es fonamenta en la hipòtesi de Broglie, així com en els models atòmics previs de Bohr i Sommerfeld.
Broglie va proposar que a l'igual que les ones tenen propietats de les partícules, les partícules tenen propietats de les ones, tenint una longitud d'ona associada. Una cosa que va generar molta expectació en l'època, sent el propi Albert Einstein avalador de la seva teoria.
No obstant això, la teoria de Broglie tenia una manca, la qual era que no s'entenia molt bé el significat de la pròpia idea: un electró pot ser una ona, però de què? És llavors quan apareix la figura de Schrödinger per donar resposta.
Per a això, el físic austríac es va recolzar en l'experiment de Young, i amb base en les seves observacions pròpies, va desenvolupar l'expressió matemàtica que porta el seu nom.
A continuació els fonaments científics d'aquest model atòmic:
L'experiment de Young: la primera demostració de la dualitat ona-partícula
La hipòtesi de Broglie sobre la naturalesa ondulatòria i corpuscular de la matèria pot ser demostrada mitjançant l'Experiment de Young, també conegut com a experiment de doble escletxa.
El científic anglès Thomas Young va establir les bases d'el model atòmic de Schrödinger quan en 1801 va realitzar l'experiment per comprovar la naturalesa ondulatòria de la llum.
Durant la seva experimentació, Young va dividir l'emissió d'un feix de llum que travessa un forat petit a través d'una càmera d'observació. Aquesta divisió s'aconsegueix mitjançant l'ús d'una targeta de 0,2 mil·límetres, situada paral·lela a l'anvers.
El disseny de l'experiment estava fet perquè el feix de llum fos més ample que la targeta, així, a l'col·locar la targeta de manera horitzontal, el feix es dividia en dues parts aproximadament iguals. La sortida dels feixos de llum era dirigida mitjançant un mirall.
Tots dos feixos de llum impactaven sobre una paret en una habitació fosca. Allà s'evidenciava el patró d'interferències entre les dues ones, amb la qual cosa quedava demostrat que la llum podia comportar tant com una partícula com una ona.
Un segle més tard, Albert Einstein va reforçar la idea mitjançant els principis de mecànica quàntica.
L'equació de Schrödinger
Schrödinger va desenvolupar dos models matemàtics, diferenciant què passa depenent si l'estat quàntic canvia amb el temps o no.
Per a l'anàlisi atòmic, Schrödinger va publicar a finals de 1926 l'equació de Schrödinger independent de el temps, la qual es fonamenta en el fet que les funcions d'ona es comportin com ones estacionàries.
Això implica que l'ona no es mou, els seus nodes, és a dir, els seus punts d'equilibri, serveixen com a pivot perquè la resta de l'estructura es mogui al voltant d'ells, descrivint una freqüència i amplitud determinades.
Schrödinger va definir a les ones que descriuen els electrons com a estats estacionaris o orbitals, i estan associats, al seu torn, a diferents nivells d'energia.
L'equació de Schrödinger independent de el temps és la següent:
on:
I: constant de proporcionalitat.
Ψ: funció d'ona de sistema quàntic.
Η : operador Hamiltonià.
L'equació de Schrödinger independent de el temps s'empra quan l'observable que representa l'energia total de sistema, conegut com a operador Hamiltonià, no depèn de el temps. No obstant això, la funció que descriu a el moviment ondulatori total sempre dependrà de el temps.
L'equació de Schrödinger indica que si es té una funció d'ona Ψ, i l'operador Hamiltonià actua sobre ella, la constant de proporcionalitat E representa l'energia total de sistema quàntic en un dels seus estats estacionaris.
Aplicat a el model atòmic de Schrödinger, si l'electró es mou en un espai definit es tenen valors discrets d'energia, i si l'electró es desplaça lliurement en l'espai, s'han intervals continus d'energia.
Des del punt de vista matemàtic, es tenen diverses solucions per a l'equació de Schrödinger, cada solució implica un valor diferent per a la constant de proporcionalitat E.
Segons el principi d'incertesa d'Heisenberg, no és possible estimar la posició ni l'energia d'un electró. En conseqüència, els científics reconeixen que l'estimació de la ubicació de l'electró dins de l'àtom és inexacta.
postulats
Els postulats de el model atòmic de Schrödinger són els següents:
-Els electrons es comporten com ones estacionàries que es distribueixen en l'espai segons la funció d'ona Ψ.
-Els electrons es desplacen dins de l'àtom en descrivint orbitals. Aquests són zones on la probabilitat de trobar un electró és considerablement més alta. La referida probabilitat és proporcional a el quadrat de la funció d'ona Ψ 2.
La configuració electrònica de el model atòmic de Schrödinguer explica les propietats periòdiques dels àtoms i els enllaços que formen.
No obstant això, el model atòmic de Schrödinger no contempla el spin dels electrons, i tampoc considera les variacions de l'comportament d'electrons ràpids a causa d'efectes relativistes.
Articles d'interès
Model atòmic de Broglie.
Model atòmic de Chadwick.
Model atòmic de Heisenberg.
Model atòmic de Perrin.
Model atòmic de Thomson.
Model atòmic de Dalton.
Model atòmic de Dirac Jordan.
Model atòmic de Demòcrit.
Model atòmic de Bohr.
Model atòmic de Sommerfeld.
referències
- El model atòmic de Schrödinger (2015).Recuperado de: quimicas.net
- El model mecànic quàntic de l'àtom Recuperat de: es.khanacademy.org
- L'equació d'ona de Schrödinger (sf). Universitat Jaume I. Castelló, Espanya. Recuperat de: uji.es
- Modern atomic theory: models (2007). © ABCTE. Recuperat de: abcte.org
- Schrödinger 's Atomic Model (sf). Recuperat de: erwinschrodingerbiography.weebly.com
- Wikipedia, L'Enciclopèdia Lliure (2018). Equació de Schrödinger. Recuperat de: es.wikipedia.org
- Wikipedia, L'Enciclopèdia Lliure (2017). Experiment de Young. Recuperat de: es.wikipedia.org