Model atom semasa

Apakah model atom semasa?

Dia Model atom semasa Ia adalah yang berdasarkan mekanik kuantum, terutamanya dalam persamaan Schrödinger, dalam prinsip pengecualian Pauli dan harta elektron yang dipanggil berputar Sama ada Espin.

Ini adalah model penerimaan dan penggunaan terbesar dalam kajian struktur atom, molekul dan dalam kereaktifan kimia unsur -unsur, disebabkan oleh ketepatan ramalan mereka dan kesederhanaan relatifnya.

Rajah 1. Atom hidrogen dalam keadaan teruja dan nombor atomnya: tenaga n = 4, momentum sudut l = 3 dan momen magnet m = 1. Sumber: Wikimedia Commons.

Model ini adalah evolusi beberapa model atom sebelumnya, seperti model Rutherford dan Bohr - Sommerfeld, dianggap sebagai model klasik atau separuh klasik. 

Pada masa ini terdapat model yang lebih lengkap secara teoritis daripada model tipis Schrödinger, seperti model Dirac-Jordan, yang menggabungkan relativiti khas dan berdasarkan persamaan gelombang Dirac. Dalam persamaan ini putaran, harta elektron yang disebutkan pada mulanya, muncul secara semula jadi.

Terdapat juga model berdasarkan teori medan kuantum, yang digunakan dalam fizik tenaga tinggi. Model -model ini sangat baik dalam ramalan penciptaan dan penghapusan zarah -zarah asas, objektif bidang fizik ini.

Perlu dinyatakan bahawa teori yang paling canggih berkumpul dengan hasil yang sama seperti persamaan Schrödinger, terutama untuk atom cahaya.

Ciri -ciri Model Atom Semasa

Dalam visi atom semasa, berdasarkan kuantum bukan relativis, tidak ada konsep orbit elektronik dalam gaya sistem planet.

Walau bagaimanapun, imej atom yang paling meluas masih merupakan nukleus pusat positif dan beberapa titik cas elektrik negatif (elektron), beralih ke orbit yang sempurna di sekitar nukleus pusat. Tetapi walaupun akarnya, ia tidak lagi sesuai dengan model atom semasa.

Rajah 2. Imej klasik dan terkini atom helium dalam keadaan asasnya. Dalam model semasa kedua -dua elektron atom helium bertaburan di rantau yang dipanggil orbital. Sumber: Wikimedia Commons, Komposisi Anda Sendiri.

Rajah 2 menunjukkan imej lama dan imej semasa atom helium dalam keadaan tenaga yang lebih kecil (tahap n = 1 dan l = 0).

Ia dapat melayani anda: pecutan purata: bagaimana ia dikira dan diselesaikan

Imej klasik berguna untuk melihat bahawa nukleus mengandungi dua proton dan dua neutron. Menjamin berkecuali atom Terdapat dua elektron yang menduduki tahap tenaga yang sama.

Dari selebihnya ia adalah imej yang jauh dari realiti, kerana skala nukleus tidak sepadan dengan atom: nukleus adalah 1/100000 kali saiz atom, tetapi di sinilah jisim atom tertumpu.

Duality onda - zarah

Mekanik Klasik menetapkan bahawa setiap zarah bahan mempunyai gelombang yang berkaitan, yang dipanggil Fungsi gelombang. Ini yang terkenal Dualitas onda-zarah dari Louis de Broglie.

Dalam model atom semasa, tingkah laku elektron pada skala atom -atom yang jelas beralun, manakala pada tahap makroskopik, seperti elektron yang bergerak di tiub sinar katod televisyen lama, tingkah laku korpuskular mendominasi. 

Sebaliknya, dengan foton, ia berlaku sebaliknya, dalam kebanyakan fenomena optik (pada tahap makroskopik) mereka mempunyai tingkah laku yang tidak mendasar. Dan apabila mereka berinteraksi dengan perkara -perkara perkara, mereka mempunyai tingkah laku zarah.

Oleh sebab itu, elektron di sekitar nukleus bertaburan ke kawasan yang dipanggil orbital atom, Bentuk dan lanjutannya bergantung kepada tahap tenaga elektron dan momentum sudut.

Kedua -dua tenaga dan momentum sudut elektron di sekitar nukleus mempunyai nilai -nilai tertentu yang dibenarkan, oleh itu dikatakan bahawa mereka adalah kuantitatif.

Persamaan gelombang Schrödinger meramalkan nilai tenaga dan momentum sudut dibenarkan, serta fungsi gelombang yang dikaitkan dengan setiap tahap tenaga dan momentum.

Dataran matematik fungsi gelombang menentukan orbital, iaitu, kawasan di sekitar nukleus di mana elektron dapat dijumpai lebih mungkin.

Saiz atom

Untuk mempunyai imej skala model atom semasa, mari kita bayangkan bahawa atom mempunyai diameter seperti padang bola sepak. Nukleus akan menjadi seperti semut di tengah -tengah padang, tetapi menghairankan dengan 99.9% jisim atom.

Sebaliknya, elektron akan menjadi pemain hantu yang meresap di seluruh lapangan, dengan kebarangkalian yang lebih besar ditemui di bahagian tengah.

Boleh melayani anda: Pemboleh ubah kategori: Ciri dan contoh

Terdapat beberapa penjajaran atau cara yang dibenarkan untuk menduduki bidang, yang bergantung kepada tenaga pemain (elektron) dan jumlah "giliran" atau berputar di sekitar pusat.

Model atom semasa postulates

1.- Elektron dicirikan oleh jisimnya, dengan putarannya s Dan kerana menjadi zarah pembawa beban negatif asas (-e). 

2.- Elektron mempunyai tingkah laku berbentuk gelombang, tetapi bergantung kepada tenaga mereka dan skala fenomena boleh menjadi lebih jauh daripada yang lain.

3.- Elektron mengelilingi nukleus atom positif, sehingga mereka menjamin neutral elektrik atom. Oleh itu, jumlah elektron adalah sama dengan proton; Ini adalah nombor atom, yang memberikan ciri -ciri kimia dan fizikal setiap elemen.

4.- Interaksi antara elektron dan nukleus dimodelkan oleh potensi V (r) Electrostatic Coulomb, yang dimasukkan dalam istilah tenaga berpotensi dalam pengendali Hamiltonian.

5.- Istilah tenaga kinetik dalam pengendali Hamiltonian adalah pengendali yang dibina dari pengendali momentum linear, yang sama:

p = - i ħ ∂ /∂r

Di mana ħ adalah pemalar Planck dibahagikan dengan 2π.

6.- Pengendali Hamiltonian H = (P angani)/2m - e v (r) bertindak pada fungsi gelombang elektron ψ (r).

7.- Oleh kerana penyelesaian pegun fungsi gelombang elektronik dicari, persamaan masa Schrödinger bebas digunakan:

H ψ (r) = E ψ (r)

Di mana e mewakili jumlah tenaga elektron.

8.- Dalam atom dengan beberapa elektron interaksi di antara mereka tidak diambil kira.

9.- Ketika datang ke atom -atom dari banyak elektron, orbital elektron paling luar dimodelkan oleh potensi nukleus yang dilindungi oleh elektron yang paling dalaman, yang dikenali sebagai potensi Debye.

10.- Persamaan (7) mempunyai penyelesaian untuk beberapa nilai tenaga diskret, sehingga selebriti Berapa banyak dari Planck, Mereka secara semula jadi muncul dari penyelesaian persamaan Schrödinger.

Ia boleh melayani anda: gelombang pegun: formula, ciri, jenis, contoh

sebelas.- Untuk setiap nilai diskret terdapat fungsi gelombang. Tetapi beberapa penyelesaian degenerasi, bergantung kepada nilai momentum sudut l.

12.- Fungsi gelombang adalah produk fungsi radial, fungsi azimutal dan fungsi kutub.

13.- Fungsi gelombang ini menentukan kawasan yang dibenarkan untuk elektron. Bekas fungsi gelombang adalah Ketumpatan kebarangkalian Untuk mencari elektron dalam kedudukan tertentu, dilihat dari pusat nukleus atom.

14.- Spin tidak muncul dalam persamaan Schrödinger, tetapi dimasukkan ke dalam model atom melalui prinsip Pauli:

Elektron adalah fermion dengan dua kemungkinan keadaan putaran +½ dan -½.

Oleh itu, keadaan yang sama dicirikan oleh nombor kuantum n, l, m persamaan Schrödinger, boleh diduduki paling banyak oleh 2 elektron dengan bertentangan bertentangan. Dengan cara ini, Espin menjadi nombor kuantum keempat.

Saintis berpengaruh dalam model atom semasa

Nampaknya luar biasa, tetapi kebanyakan ahli fizik yang menyumbang kepada model atom semasa muncul dalam foto yang sama. Mereka berkumpul di persidangan terkenal yang ditaja oleh Ernest Solvay, seorang ahli kimia dan perindustrian asal Belgium, yang menjadi terkenal di dunia sains.

Mereka mula diadakan sejak tahun 1911 dan menyatukan para saintis terbesar pada masa ini, di antaranya hampir semua orang yang memberikan sumbangan mereka kepada model atom semasa.

Yang paling terkenal dari persidangan ini diadakan di Brussels pada tahun 1927 dan di sana gambar sejarah ini diambil:

Rajah 3. Peserta Persidangan Solvay 1927 di Brussels. Sumber: Wikimedia Commons. Rajah 4. Peserta Persidangan Solvay 1927.

1. Peter Debye
2. Irving Langmuir
3. Martin Knudsen
4. Auguste Piccard
5. Max Planck
6. William Lawrence Bragg
7. Émile Henriot
8. Paul Ehrenfest
9. Marie Curie
10. Hendrik Anthony Kramers
11. Édouard Herzen
12. Hendrik Antoon Lorentz
13. Donder Théophile
14. Paul Adrien Maurice Dirac
15. Albert Einstein
16. Erwin Schrödinger
17. Arthur Holly Compton
18. JULES-Temile Verschaffelt
19. Paul Langevin
20. Louis-Victor de Broglie
21. Charles-Eugène Guye
22. Wolfgang Pauli
23. Werner Heisenberg
24. Max dilahirkan
25. Charles Thomson Rees Wilson
26. Ralph Howard Fowler
27. Léon Billouin
28. Niels Bohr
29. Owen Williams Richardson

Artikel yang menarik

Model atom Schrödinger.

Model Broglie Atom.

Model Atom Chadwick.

Model Atom Heisenberg.

Model atom Perrin.

Model Thomson Atom.

Model Atom Dalton.

Model Atom Dirac Jordan.

Model Atom Democritus.

Model Atom Leucipo.

Model Atom Bohr.

Rujukan

1. Alonso - Finn. Asas kuantum dan statistik. Addison Wesley.
2. Bauer, w. 2011. Fizik untuk Kejuruteraan dan Sains. Jilid 1. MC Graw Hill.
3. Eisberg dan Resnick. Fizik kuantum. Limusa - Wiley.
4. Wikipedia. Teori atom. Pulih dari: Adakah.Wikipedia.com
5. Zapata f. Model Atom Typocuantik. Diperolehi dari: Lifer.com