Το κβαντικό μηχανικό μοντέλο του ατόμου;

Το κβαντικό μηχανικό μοντέλο του ατόμου

Το κβαντικό μηχανικό μοντέλο του ατόμου είναι η πιο ακριβής και σύγχρονη περιγραφή της δομής του ατόμου. Βασίζεται στο μοντέλο BOHR, αλλά ενσωματώνει τη δυαδικότητα των κυμάτων-σωματιδίων της ύλης και την πιθανοτική φύση της κβαντικής μηχανικής. Εδώ είναι μια κατανομή:

Βασικά χαρακτηριστικά:

* Τα ηλεκτρόνια δεν περιστρέφονται γύρω από τον πυρήνα σε καθορισμένες διαδρομές: Σε αντίθεση με το μοντέλο Bohr, τα ηλεκτρόνια δεν υπάρχουν σε συγκεκριμένες τροχιές. Αντ 'αυτού, καταλαμβάνουν ατομικά τροχιακά , που είναι τρισδιάστατες περιοχές του χώρου όπου υπάρχει μεγάλη πιθανότητα εύρεσης ηλεκτρονίου.

* Τα τροχιακά περιγράφονται με κβαντικούς αριθμούς: Κάθε ηλεκτρόνιο σε ένα άτομο περιγράφεται από ένα σύνολο τεσσάρων κβαντικών αριθμών:

* Κύριος κβαντικός αριθμός (n): Περιγράφει το επίπεδο ενέργειας του ηλεκτρονίου (n =1, 2, 3 ... με υψηλότερους αριθμούς που αντιπροσωπεύουν υψηλότερα επίπεδα ενέργειας).

* γωνιακή ορμή ή αζιμουθιακός κβαντικός αριθμός (L): Περιγράφει το σχήμα του τροχιακού (L =0, 1, 2 ... που αντιστοιχεί σε S, P, D, F -Orbitals, αντίστοιχα).

* Μαγνητικός κβαντικός αριθμός (ml): Περιγράφει τον προσανατολισμό του τροχιακού στο διάστημα (ml =-l, -l+1, ..., 0, ..., l -1, l).

* Κβαντικός αριθμός περιστροφής (MS): Περιγράφει την εγγενή γωνιακή ορμή του ηλεκτρονίου, η οποία κβαντοποιείται και ονομάζεται spin (ms =+1/2 ή -1/2).

* Τα ηλεκτρόνια παρουσιάζουν δυαδικότητα κυμάτων-σωματιδίων: Τα ηλεκτρόνια συμπεριφέρονται όπως και τα δύο κύματα και τα σωματίδια. Η φύση του κύματος περιγράφεται από την εξίσωση Schrödinger, η οποία παρέχει ένα μαθηματικό μοντέλο για την πιθανότητα εύρεσης ηλεκτρονίου σε μια συγκεκριμένη περιοχή του χώρου.

* Αρχή αβεβαιότητας: Είναι αδύνατο να γνωρίζουμε ταυτόχρονα τη θέση και την ορμή ενός ηλεκτρονίου με απόλυτη βεβαιότητα. Αυτός ο περιορισμός προκύπτει από τη δυαδικότητα των κυμάτων-σωματιδίων και αποτελεί θεμελιώδη αρχή στην κβαντική μηχανική.

* Κβαντικά άλματα: Τα ηλεκτρόνια μπορούν να κινηθούν μεταξύ των επιπέδων ενέργειας απορροφώντας ή εκπέμποντας φωτόνια φωτός. Αυτή η μετάβαση ονομάζεται κβαντικό άλμα και η ενέργεια του φωτονίου αντιστοιχεί στη διαφορά ενέργειας μεταξύ των δύο επιπέδων.

Συνέπειες:

* εξηγεί τον περιοδικό πίνακα: Το κβαντικό μηχανικό μοντέλο παρέχει μια θεωρητική βάση για την κατανόηση της διάταξης των στοιχείων στον περιοδικό πίνακα. Εξηγεί τα επαναλαμβανόμενα πρότυπα των χημικών ιδιοτήτων και την ύπαρξη διαφορετικών τύπων χημικών δεσμών.

* Προβλέπει ατομικά φάσματα: Προβλέπει με ακρίβεια τα μήκη κύματος του φωτός που εκπέμπονται ή απορροφάται από άτομα, τα οποία χρησιμοποιούνται σε φασματοσκοπία για τον εντοπισμό και την ανάλυση ουσιών.

* Ίδρυμα για χημική σύνδεση: Η κατανόηση της διαμόρφωσης ηλεκτρονίων και των τροχιακών είναι θεμελιώδης για την κατανόηση του τρόπου αλληλεπίδρασης των ατόμων και της σχηματισμού μορίων.

Περιορισμοί:

* σύνθετοι μαθηματικοί υπολογισμοί: Η εξίσωση Schrödinger είναι μια πολύπλοκη μαθηματική εξίσωση που απαιτεί προηγμένες μαθηματικές δεξιότητες για την επίλυση.

* Οι προσεγγίσεις είναι συχνά απαραίτητες: Σε πολλές περιπτώσεις, απαιτούνται απλουστευτικές προσεγγίσεις για την επίλυση της εξίσωσης Schrödinger, οδηγώντας σε περιορισμούς στην ακρίβεια.

* Δεν είναι πλήρης περιγραφή: Το κβαντικό μηχανικό μοντέλο δεν είναι μια τέλεια αναπαράσταση του ατόμου. Έχει ακόμα περιορισμούς και αναπάντητες ερωτήσεις και η συνεχιζόμενη έρευνα συνεχίζει να βελτιώνει την κατανόησή μας για την ατομική δομή.

Το κβαντικό μηχανικό μοντέλο επανάσταση στην κατανόησή μας για το άτομο. Παρέχει ένα πλαίσιο για την εξήγηση και την πρόβλεψη της ατομικής συμπεριφοράς, την τοποθέτηση των θεμελίων για τη σύγχρονη χημεία και τη φυσική.