Modelo Atômico de Schrödinger

Qual é o modelo atômico de Schrödinger?

Ele Modelo Atômico de Schrödinger É uma proposta para a operação e estrutura do átomo desenvolvido por Erwin Schrödinger em 1926. É conhecido como o modelo mecânico quântico do átomo e descreve o comportamento da onda do elétron.

Para isso, o excelente físico austríaco foi baseado na hipótese de Broglie, que afirmou que cada partícula em movimento está associada a uma onda e pode se comportar como tal.

Erwin Schrödinger

Schrödinger sugeriu que o movimento de elétrons no átomo correspondia à dualidade de partículas de onda e, consequentemente, os elétrons poderiam se mobilizar ao redor do núcleo como ondas estacionárias.

Schrödinger, que recebeu o Prêmio Nobel em 1933 por suas contribuições para a teoria atômica, desenvolveu a equação homônima para calcular a probabilidade de que um elétron esteja em uma posição específica.

Características do modelo atômico de Schrödinger

Orbitais 1s, 2s e 2p dentro de um átomo de sódio.

-Este modelo de átomo descreve o movimento de elétrons como ondas estacionárias.

-Os elétrons se movem constantemente, ou seja, eles não têm uma posição fixa ou definida dentro do átomo.

-Este modelo não prevê a localização do elétron, nem descreve a rota que faz dentro do átomo. Estabelece apenas uma zona de probabilidade para localizar o elétron.

-Essas áreas de probabilidade são chamadas de orbitais atômicos. Os orbitais descrevem um movimento de tradução ao redor do núcleo do átomo.

-Esses orbitais atômicos têm níveis diferentes e sub -níveis de energia e podem ser definidos entre nuvens de elétrons.

-O modelo não contempla a estabilidade do núcleo, refere -se apenas a explicar a mecânica quântica associada ao movimento de elétrons dentro do átomo.

A densidade eletrônica indica a probabilidade de encontrar um elétron próximo ao núcleo. Quanto mais próximo do núcleo (zona roxa) haverá mais probabilidade, enquanto será menor se você se afastar do núcleo (área violeta).

Experimentar

O modelo atômico de Schrödinger é baseado na hipótese de Broglie, bem como nos modelos atômicos anteriores de Bohr e Sommerfeld. 

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Broglie propôs que, assim como as ondas possuem partículas, partículas têm propriedades de ondas, tendo um comprimento de onda associado. Algo que gerou muita expectativa na época, sendo o próprio Albert Einstein em sua teoria.

No entanto, a teoria de Broglie tinha uma falta, que era que o significado da própria idéia não era muito bem entendida: um elétron pode ser uma onda, mas e quanto a quê? É quando a figura de Schrödinger parece responder.

Para fazer isso, o físico austríaco confiou no experimento de Young e, com base em suas próprias observações, ele desenvolveu a expressão matemática que leva seu nome.

Em seguida, os fundamentos científicos deste modelo atômico:

Experiência de Young: a primeira demonstração de dualidade de partículas de onda

A hipótese de Broglie sobre a natureza ondulada e corpuscular do sujeito pode ser demonstrada pelo experimento de Young, também conhecido como experimento de fenda dupla.

O cientista inglês Thomas Young lançou os fundamentos do modelo atômico de Schrödinger quando, em 1801, ele conduziu o experimento para verificar a natureza ondulada da luz.

Durante sua experimentação, Young dividiu a emissão de um feixe de luz que atravessa um pequeno buraco através de uma câmara de observação. Esta divisão é alcançada usando um cartão de 0,2 milímetros, localizado paralelo ao feixe.

O design do experimento foi feito para que o feixe de luz seja mais largo que o cartão, colocando assim o cartão horizontalmente, o feixe foi dividido em aproximadamente as mesmas partes. A saída das vigas de luz foi dirigida por um espelho.

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Ambos os raios de luz atingem uma parede em uma sala escura. Lá, o padrão de interferência entre as duas ondas foi evidenciado, o que foi demonstrado que a luz poderia se comportar tanto quanto uma partícula e uma onda.

Um século depois, Albert Einsten reforçou a idéia através dos princípios da mecânica quântica.

Equação de Schrödinger

Schrödinger desenvolveu dois modelos matemáticos, diferenciando o que acontece dependendo de o estado quântico mudar ao longo do tempo ou não.

Para análise atômica, Schrödinger publicado no final de 1926.

Isso implica que a onda não se move, seus nós, ou seja, seus pontos de equilíbrio, servem como um pivô para o resto da estrutura se mover ao redor deles, descrevendo uma certa frequência e amplitude.

Schrödinger definiu as ondas que descrevem os elétrons como estados estacionários ou orbitais e estão associados, por sua vez, em diferentes níveis de energia.

A equação do tempo independente de Schrödinger é a seguinte:

Onde:

E: Proporcionalmente constante.

Ψ: Função de onda do sistema quântico.

Η ̂: Operador Hamiltoniano.

A equação de tempo independente do Schrödinger é usada quando o observável que representa a energia total do sistema, conhecida como operadora hamiltoniana, não depende do tempo. No entanto, a função que descreve para o movimento total das ondas sempre dependerá do tempo.

A equação de Schrödinger indica que, se você tiver uma função de onda ψ, e o operador Hamiltoniano age nela, a proporcionalidade constante e representa a energia total do sistema quântico em um de seus estados estacionários.

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Aplicado ao modelo atômico de Schrödinger, se o elétron se mover em um espaço definido, existem valores de energia discreta e, se o elétron for alterado livremente no espaço, intervalos de energia contínua são feitos.

Do ponto de vista matemático, existem várias soluções para a equação de Schrödinger, cada solução implica um valor diferente para a proporcionalidade constante e.

De acordo com o princípio da incerteza de Heisenberg, não é possível estimar a posição ou energia de um elétron. Consequentemente, os cientistas reconhecem que a estimativa da localização do elétron dentro do átomo é imprecisa.

Postulados do modelo atômico de Schrödinger

Os postulados do modelo atômico de Schrödinger são os seguintes:

-Os elétrons se comportam como ondas estacionárias que são distribuídas no espaço de acordo com a função de onda ψ.

-Os elétrons se movem dentro do átomo que descreve os orbitais. São áreas em que a probabilidade de encontrar um elétron é consideravelmente maior. A probabilidade acima mencionada é proporcional ao quadrado da função de onda ψ².

A configuração eletrônica do modelo atômico de Schrödinguer explica as propriedades periódicas de átomos e links que formam.

No entanto, o modelo atômico de Schrödinger não contempla o giro dos elétrons e não considera as variações de elétrons rápidos devido a efeitos relativísticos devido a efeitos relativísticos.

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Referências

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