Miten atomin aaltomekaaninen malli eroaa bohr-mallista?

Vastaus:

Bohr-atomissa elektronien oletetaan olevan melko erillisiä, melko fyysisiä hiukkasia, kuten hyvin hyvin pieniä negatiivisesti varautuneita palloja, jotka liikkuvat pyöreissä liikkeissä (kuten planeetat) positiivisesti varautuneen ytimen ympärillä erityisissä sädeissä, johtuen kulmien "kvantisoinnista". vauhtia (rajoittamalla se sallittujen arvojen luetteloon) # m_ {e} v r = n h / {2 pi} #. Tämä tarkoittaa, että vain tietty energia on sallittua, #E_n = - {Z ^ 2 R_e} / n ^ 2 #, jossa {E_n} on n: n kiertoradan energia, Z on ydin (atomiluku) ja # R_e # on Rydbergin energia, joka on 13,6 eV.

Aaltomalli on atomin täydellinen kvanttimekaaninen käsittely ja olennaisesti seisoo tänään. Elektroni EI ole erillinen, vaan kuvitellaan todennäköisyyden "leviämistä".

Selitys:

Bohr-atomi (jota kutsutaan joskus Bohr-Rutherford-malliksi) syntyi kahdenkymmenennen vuosisadan alussa tehdyn tieteen kahden tuloksen tuloksena: Rutherfordin laboratoriossa valmistetut kultafoliokokeilut, hänen leikkiaan, Hans Geigerin ja Ernest Marsdenin; ja kehittyvä kvantiteoria.

Kultafoliokokeessa havaittiin, että atomi koostui hyvin pienestä ja raskaasta positiivisen varauksen kappaleesta, jota nyt kutsutaan ytimeksi, ja pienempiä elektroneja, jotka olivat olemassa sen ympärillä, jotka olivat jumissa sähköstaattisilla voimilla (negatiiviset varaukset haluavat hengailla asioista, jotka ovat positiivisesti veloituksetta)). Ainoa tapa, jolla tämä oli ymmärrettävissä, oli se, että elektronit menivät ytimen ympärille kuin planeetat auringon ympäri. Tätä kutsutaan joskus Rutherford-malliksi.

Valon kvantiteoria oli kiinnittänyt ultraviolettikatastrofin, joka tapahtui, kun mallinnettiin lämpöpäästöjä (nimeltään Blackbody), ja jota Einstein käytti valosähköisen vaikutuksen selittämiseksi. Siinä käsiteltiin valon energiaa, jota oli aiemmin pidetty jatkuvana (mitä tahansa arvoa), koska nyt se esiintyy vain erillisissä jakamattomissa kappaleissa, joita kutsutaan "kvantiksi", valon pala, jota me nyt kutsumme fotoniksi, energia oli yhtä suuri taajuus kertaa vakio, #E_ {ph} = h f # ja se toimi hyvin.

Tämä logiikka sovitettiin atomiin, rajoittamalla elektronit erityisiin sädeisiin rajoittamalla kulmamomenttia # m_ {e} v r = n h / {2 pi} #, ja vain tietyt energiat ja säteet sallittiin, #E_n = - {Z ^ 2 R_e} / n ^ 2 #, jossa {E_n} on n: n kiertoradan energia, Z on ydin (atomiluku) ja # R_e # on Rydbergin energia, joka on 13,6 eV.

Tämä malli selitti ensimmäistä kertaa vetyatomin, erityisen valonmallin, spektrit. Se johtui elektronien noususta ja laskemisesta näiden erikoisnäkymien välillä, joita kutsutaan kiertoradeiksi ja jotka emittoivat tai absorboivat valoa, joka vastaa tarvittavan energian eroa. Tämä oli valtava.Tutkijat olivat mittaaneet spektrejä vuosikymmeniä, mutta heillä ei ollut selitystä valon atomien ja tuotettujen molekyylien kuvioihin. Nyt meillä oli vety. Joillakin säätämisillä se salli myös jonkin valenssin selityksen. Se ei kuitenkaan kyennyt selittämään minkä tahansa muun elementin spektrejä kuin vety tai valenssien herkkyydet tai jaksollisen taulukon "esto".

Niinpä ytimen lähellä liikkuvien elektronien puolikvanttikäsittely oli suuri askel eteenpäin, mutta ei tarpeeksi pitkälle. Aaltomekaaninen malli menee pidemmälle, täysi kvanttikäsittely, sen oli odotettava kvanttimekaniikan olemassaoloa. Puuttuvat kappaleet olivat Paulin syrjäytymisperiaatteen kehittyminen, aalto-hiukkasten kaksinaisuus, pääosin Louis de Broglie, että kaikki hiukkaset esiintyvät epätarkassa todennäköisyyden aallossa ja niitä ohjaava yhtälö on Schrödingerin yhtälö, jotka molemmat on kehitetty keskellä 1920-luvulla.

Atomin aaltomalli tulee rakentamisesta, ja sitten Schrödingerin yhtälön ratkaiseminen elektronien sidokselle ydin, vaikka on olemassa muutoksia tähän, se olennaisesti seisoo nykyään sellaisena kuin me mallintamme asiaa. Yksityiskohdat löytyvät kolmannen vuoden QM-kurssista, mutta välität tuloksista! Aaltomalli selittää atomikuoren täyttöä, ratkaisu antaa useita tyyppisiä orbitaaleja, joissa kussakin on erilaiset sallitut elektronit, s-kuori 2: lla, p-kuori 6: lla, kuori 10: llä ja f-kuori 14: llä.

"lohkot" jaksollisessa taulukossa, eli jokainen siirtymämetallirivi täyttävät d-kuoren, ensimmäisen 3d: n, toisen 4d: n ja kolmannen täytön 5d. Orbitaalit ovat todennäköisyyskarttoja siitä, missä elektroni pyrkii olemaan, ja joukkovelkakirjat ovat kaksi atomilaajennusta, jotka ovat päällekkäisiä ja liittymässä.

Se selittää myös KAIKKI atomispektrit, äärimmäisen yksityiskohtaisesti ja molekyylispektrit siitä, mitä meillä on ollut aikaa laskea ja kun sitä sovelletaan kiteisiin, selittää kiintoaineiden ominaisuudet.. Se on WILDLY menestyksekäs, mutta se tulee takaisin. Bohrin mallissa elektroni oli helpommin ymmärrettävissä, heiltä veloitettiin palloja, nyt meillä on epäselvä todennäköisyysjakauma. Te aivot on suunniteltu kuvaamaan asioita koripallojen mittakaavassa, voit ymmärtää, miten he ja miten ne ovat. Electron EI SAA KOSKEVIA PITKÄPAKKAUKSIA. Kvanttitulokset voivat olla vaikeita saada sinut vaikeaksi, mutta se on ok, se on hyvin testattu, näin maailma on.