원자 모델 슈뢰딩거 이 제안은 원자의 양자 역학 모델로 알려져 1926 년 어윈 슈뢰딩거에 의해 개발되고, 전자의 파동 형태의 동작을 설명 하였다.
Schrödinger는 원자에서 전자의 이동이 파동 입자 이중성에 해당하고 결과적으로 전자가 정상파로 핵 주위를 이동할 수 있다고 제안했습니다.
원자 이론에 대한 공로로 1933 년 노벨상을받은 슈뢰딩거는 전자가 특정 위치에있을 확률을 계산하기 위해 같은 이름의 방정식을 개발했습니다.
Schrödinger 원자 모델의 특성
나트륨 원자 내의 1s, 2s 및 2p 궤도.
-전자의 움직임을 정재파로 묘사하십시오.
-전자는 지속적으로 이동합니다. 즉, 원자 내에서 고정되거나 정의 된 위치가 없습니다.
-이 모델은 전자의 위치를 예측하지 않으며 원자 내에서 전자가 취하는 경로를 설명하지도 않습니다. 전자를 찾을 확률 영역을 설정합니다.
-이 확률 영역을 원자 궤도라고합니다. 궤도는 원자핵 주위의 병진 운동을 설명합니다.
-이 원자 궤도는 에너지의 수준과 하위 수준이 다르며 전자 구름 사이에서 정의 될 수 있습니다.
-이 모델은 핵의 안정성을 고려하지 않고 원자 내에서 전자의 이동과 관련된 양자 역학을 설명하는 것입니다.
전자 밀도는 핵 근처에서 전자를 찾을 확률을 나타냅니다. 핵 (보라색 영역)에 가까울수록 핵 (보라색 영역)에서 멀어지면 더 적어집니다.
실험
Schrödinger의 원자 모델은 Broglie 가설과 Bohr 및 Sommerfeld의 이전 원자 모델을 기반으로합니다.
Broglie는 파동이 입자의 속성을 갖는 것처럼 입자도 관련 파장을 갖는 파동의 속성을 가지고 있다고 제안했습니다. 알버트 아인슈타인 자신이 자신의 이론을지지했기 때문에 그 당시 많은 기대를 불러 일으켰습니다.
그러나 de Broglie 이론에는 단점이있었습니다. 아이디어 자체의 의미가 잘 이해되지 않았다는 것입니다. 전자는 파동이 될 수 있지만 무엇에 대한 것입니까? 그때 슈뢰딩거의 모습이 반응하는 것처럼 보입니다.
이를 위해 오스트리아의 물리학자는 영의 실험에 의존하고 자신의 관찰을 바탕으로 자신의 이름을 딴 수학적 표현을 개발했습니다.
이 원자 모델의 과학적 기반은 다음과 같습니다.
영의 실험 : 파동 입자 이중성의 첫 번째 시연
물질의 파동과 입자성에 대한 de Broglie 가설은 이중 슬릿 실험이라고도 알려진 Young의 실험을 사용하여 입증 할 수 있습니다.
영국 과학자 Thomas Young은 1801 년에 빛의 파동 특성을 확인하기위한 실험을 수행했을 때 Schrödinger의 원자 모델의 기초를 마련했습니다.
실험 중에 Young은 관찰 실을 통해 작은 구멍을 통과하는 광선의 방출을 분할했습니다. 이 분할은 빔과 평행하게 위치한 0.2mm 카드를 사용하여 이루어집니다.
실험의 디자인은 빛의 광선이 카드보다 넓게 만들어 졌기 때문에 카드를 수평으로 놓았을 때 광선은 거의 동일한 두 부분으로 나뉘어졌습니다. 광선의 출력은 거울에 의해 지시되었습니다.
두 광선 모두 어두운 방의 벽에 부딪 혔습니다. 거기에서 두 파동 사이의 간섭 패턴이 입증되어 빛이 입자와 파동 모두로 행동 할 수 있음을 입증했습니다.
한 세기 후 Albert Einsten은 양자 역학의 원리를 사용하여 아이디어를 강화했습니다.
슈뢰딩거 방정식
Schrödinger는 두 가지 수학적 모델을 개발하여 양자 상태가 시간에 따라 변하는 지 여부에 따라 어떤 일이 발생하는지 구분했습니다.
원자 분석을 위해 슈뢰딩거는 1926 년 말에 정재파로 작동하는 파동 함수를 기반으로하는 시간 독립적 인 슈뢰딩거 방정식을 발표했습니다.
이것은 파동이 움직이지 않는다는 것을 의미합니다. 그 노드, 즉 평형 점은 구조의 나머지 부분이 특정 주파수와 진폭을 설명하는 피벗 역할을합니다.
Schrödinger는 전자가 고정 또는 궤도 상태로 설명하는 파동을 정의했으며 차례로 서로 다른 에너지 수준과 연관되어 있습니다.
시간 독립적 인 슈뢰딩거 방정식은 다음과 같습니다.
어디:
E : 비례 상수.
Ψ : 양자 시스템의 파동 함수.
Η : 해밀턴 연산자.
시간 독립적 인 슈뢰딩거 방정식은 해밀턴 연산자로 알려진 시스템의 총 에너지를 나타내는 관측 값이 시간에 의존하지 않을 때 사용됩니다. 그러나 전체 파동 모션을 설명하는 기능은 항상 시간에 따라 달라집니다.
슈뢰딩거 방정식은 우리가 파동 함수 Ψ를 가지고 있고 해밀턴 연산자가 그것에 작용한다면 비례 상수 E는 정지 상태 중 하나에서 양자 시스템의 총 에너지를 나타냅니다.
Schrödinger의 원자 모델에 적용하면 전자가 정의 된 공간에서 이동하면 이산 에너지 값이 있고 전자가 공간에서 자유롭게 이동하면 연속적인 에너지 간격이 있습니다.
수학적 관점에서 슈뢰딩거 방정식에 대한 몇 가지 솔루션이 있으며 각 솔루션은 비례 상수 E에 대해 다른 값을 의미합니다.
Heisenberg 불확실성 원리에 따르면 전자의 위치와 에너지를 추정하는 것은 불가능합니다. 결과적으로 과학자들은 원자 내의 전자 위치 추정이 정확하지 않다는 것을 인식합니다.
가정
Schrödinger의 원자 모델의 가정은 다음과 같습니다.
-전자는 파동 함수 Ψ에 따라 공간에 분포하는 정재파처럼 행동합니다.
-전자는 궤도를 설명 할 때 원자 내에서 이동합니다. 이들은 전자를 찾을 확률이 상당히 높은 영역입니다. 참조 된 확률은 파동 함수 Ψ 2 의 제곱에 비례합니다 .
Schrödinguer의 원자 모델의 전자 구성은 원자의 주기적 특성과 이들이 형성하는 결합을 설명합니다.
그러나 Schrödinger의 원자 모델은 전자의 스핀을 고려하지 않으며 상대 론적 효과로 인한 빠른 전자의 행동 변화를 고려하지 않습니다.
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참고 문헌
- Schrodinger의 원자 모델 (2015). 출처 : quimicas.net
- 원자의 양자 역학 모델 : en.khanacademy.org
- 슈뢰딩거 파동 방정식 (sf). Jaime I. Castellón University, 스페인. 출처 : uji.es
- 현대 원자 이론 : 모델 (2007). © ABCTE. 출처 : abcte.org
- 슈뢰딩거의 원자 모델 (sf). 출처 : erwinschrodingerbiography.weebly.com
- Wikipedia, The Free Encyclopedia (2018). 슈뢰딩거 방정식. 출처 : es.wikipedia.org
- Wikipedia, The Free Encyclopedia (2017). 영의 실험. 출처 : es.wikipedia.org