نموذج شرودنجر الذري: الخصائص والمسلمات - جسدي - بدني - 2026

و النموذج الذري شرودنغر تم تطويره من قبل اروين شرودنجر في عام 1926. هذا الاقتراح يعرف باسم نموذج ميكانيكا الكم للذرة، ويصف السلوك الموجي للإلكترون.

اقترح شرودنجر أن حركة الإلكترونات في الذرة تتوافق مع ازدواجية الموجة والجسيم ، وبالتالي ، يمكن للإلكترونات أن تتحرك حول النواة كموجات ثابتة.

طور شرودنغر ، الذي حصل على جائزة نوبل عام 1933 لمساهماته في النظرية الذرية ، معادلة تحمل الاسم نفسه لحساب احتمال أن يكون الإلكترون في موقع معين.

خصائص النموذج الذري لشرودنغر

المدارات 1s و 2s و 2 p داخل ذرة الصوديوم.

-وصف حركة الإلكترونات بأنها موجات واقفة.

- تتحرك الإلكترونات باستمرار ، أي ليس لها موقع ثابت أو محدد داخل الذرة.

- لا يتنبأ هذا النموذج بموقع الإلكترون ولا يصف المسار الذي يسلكه داخل الذرة. إنه ينشئ فقط منطقة احتمالية لتحديد موقع الإلكترون.

- تسمى مناطق الاحتمال هذه المدارات الذرية. تصف المدارات حركة انتقالية حول نواة الذرة.

-هذه المدارات الذرية لها مستويات مختلفة ومستويات فرعية من الطاقة ، ويمكن تحديدها بين السحب الإلكترونية.

- لا يفكر النموذج في استقرار النواة ، بل يشير فقط إلى شرح ميكانيكا الكم المرتبطة بحركة الإلكترونات داخل الذرة.

تشير كثافة الإلكترون إلى احتمال العثور على إلكترون بالقرب من النواة. كلما اقتربت من النواة (المنطقة الأرجوانية) ، زادت احتمالية وجودها ، في حين أنها ستكون أقل إذا ابتعدت عن النواة (المنطقة الأرجوانية).

تجربة

يعتمد نموذج شرودنغر الذري على فرضية Broglie ، وكذلك على النماذج الذرية السابقة لـ Bohr و Sommerfeld.

اقترح Broglie أنه مثلما تمتلك الأمواج خصائص الجسيمات ، فإن للجسيمات خصائص الموجات ، التي لها طول موجي مرتبط. الشيء الذي ولد الكثير من التوقعات في ذلك الوقت ، كون ألبرت أينشتاين نفسه مؤيدًا لنظريته.

ومع ذلك ، كان لنظرية دي بروي عيبًا ، وهو أن معنى الفكرة نفسها لم يتم فهمه جيدًا: يمكن أن يكون الإلكترون موجة ، ولكن ماذا؟ عندها يبدو أن شخصية شرودنغر تستجيب.

للقيام بذلك ، اعتمد الفيزيائي النمساوي على تجربة يونغ ، وبناءً على ملاحظاته الخاصة ، طور التعبير الرياضي الذي يحمل اسمه.

فيما يلي الأسس العلمية لهذا النموذج الذري:

تجربة يونغ: أول دليل على ازدواجية الموجة والجسيم

يمكن إثبات فرضية دي برولي حول طبيعة الموجة والجسم للمادة باستخدام تجربة يونغ ، والمعروفة أيضًا بتجربة الشق المزدوج.

وضع العالم الإنجليزي توماس يونغ أسس نموذج شرودنجر الذري عندما أجرى في عام 1801 التجربة للتحقق من طبيعة موجات الضوء.

خلال تجربته ، قسم يونج انبعاث شعاع من الضوء يمر عبر ثقب صغير عبر غرفة المراقبة. يتم تحقيق هذا التقسيم من خلال استخدام بطاقة مقاس 0.2 مم تقع بالتوازي مع الحزمة.

تم تصميم التجربة بحيث يكون شعاع الضوء أعرض من البطاقة ، وبالتالي ، عند وضع البطاقة أفقيًا ، تم تقسيم الحزمة إلى جزأين متساويين تقريبًا. تم توجيه خرج أشعة الضوء بواسطة مرآة.

اصطدم شعاعي الضوء بجدار في غرفة مظلمة. هناك ، تم إثبات نمط التداخل بين الموجتين ، مما يدل على أن الضوء يمكن أن يتصرف كجسيم وكموجة.

بعد قرن من الزمان ، عزز ألبرت أينستن الفكرة باستخدام مبادئ ميكانيكا الكم.

معادلة شرودنجر

طور شرودنغر نموذجين رياضيين ، يميزان ما يحدث اعتمادًا على ما إذا كانت الحالة الكمية تتغير بمرور الوقت أم لا.

بالنسبة للتحليل الذري ، نشر شرودنجر معادلة شرودنجر المستقلة عن الزمن في نهاية عام 1926 ، والتي تستند إلى سلوك الدوال الموجية كموجات واقفة.

هذا يعني أن الموجة لا تتحرك ، فإن عقدها ، أي نقاط توازنها ، تعمل كمحور لبقية الهيكل للتحرك حولها ، وتصف ترددًا وسعة محددين.

حدد شرودنجر الموجات التي تصفها الإلكترونات بالحالات الثابتة أو المدارية ، وهي مرتبطة بدورها بمستويات طاقة مختلفة.

معادلة شرودنغر المستقلة عن الوقت هي كما يلي:

أين:

هـ: ثابت التناسب.

Ψ: الدالة الموجية للنظام الكمومي.

Η : عامل هاميلتوني.

تُستخدم معادلة شرودنجر المستقلة عن الوقت عندما لا يعتمد ما يمكن ملاحظته والذي يمثل الطاقة الإجمالية للنظام ، والمعروف باسم عامل هاميلتوني ، على الوقت. ومع ذلك ، فإن الوظيفة التي تصف الحركة الإجمالية للموجة ستعتمد دائمًا على الوقت.

تشير معادلة شرودنغر إلى أنه إذا كانت لدينا دالة موجية Ψ ، وعمل عامل هاميلتوني عليها ، فإن ثابت التناسب E يمثل إجمالي الطاقة للنظام الكمومي في إحدى حالاته الثابتة.

بالتطبيق على نموذج شرودنجر الذري ، إذا تحرك الإلكترون في مساحة محددة ، فهناك قيم طاقة منفصلة ، وإذا كان الإلكترون يتحرك بحرية في الفضاء ، فهناك فترات طاقة مستمرة.

من وجهة النظر الرياضية ، هناك عدة حلول لمعادلة شرودنغر ، كل حل يتضمن قيمة مختلفة لثابت التناسب E.

وفقًا لمبدأ اللايقين Heisenberg ، لا يمكن تقدير موقع وطاقة الإلكترون. وبالتالي ، يدرك العلماء أن تقدير موقع الإلكترون داخل الذرة غير دقيق.

المسلمات

مسلمات نموذج شرودنغر الذري هي كما يلي:

- تتصرف الإلكترونات كموجات واقفة تتوزع في الفضاء حسب دالة الموجة Ψ.

- تتحرك الإلكترونات داخل الذرة في وصف المدارات. هذه هي المناطق التي يكون فيها احتمال العثور على إلكترون أعلى بكثير. الاحتمال المشار إليه يتناسب مع مربع دالة الموجة Ψ ².

يوضح التكوين الإلكتروني لنموذج شرودنغر الذري الخصائص الدورية للذرات والروابط التي تشكلها.

ومع ذلك ، فإن نموذج شرودنجر الذري لا يأخذ في الاعتبار دوران الإلكترونات ، ولا يأخذ في الاعتبار الاختلافات في سلوك الإلكترونات السريعة بسبب التأثيرات النسبية.

مقالات ذات أهمية

نموذج دي بروجلي الذري.

نموذج تشادويك الذري.

نموذج هايزنبرغ الذري.

نموذج بيرين الذري.

نموذج طومسون الذري.

نموذج دالتون الذري.

نموذج ديراك الأردن الذري.

النموذج الذري لديموقريطس.

نموذج بوهر الذري.

نموذج سومرفيلد الذري.

المراجع

1. نموذج شرودنجر الذري (2015) تم الاسترجاع من: quimicas.net
2. النموذج الميكانيكي الكمومي للذرة المسترجع من: en.khanacademy.org
3. معادلة شرودنجر الموجية (سادس). جامعة خايمي آي كاستيلون ، إسبانيا. تم الاسترجاع من: uji.es
4. النظرية الذرية الحديثة: نماذج (2007). © ABCTE. تم الاسترجاع من: abcte.org
5. نموذج شرودنجر الذري (سادس). تم الاسترجاع من: erwinschrodingerbiography.weebly.com
6. ويكيبيديا ، الموسوعة الحرة (2018). معادلة شرودنجر. تم الاسترجاع من: es.wikipedia.org
7. ويكيبيديا ، الموسوعة الحرة (2017). تجربة يونغ. تم الاسترجاع من: es.wikipedia.org