Czym różni się model mechaniczny fali atomu od modelu bohra?

Odpowiedź:

W atomie Bohra zakłada się, że elektrony są dość dyskretnymi, dość fizycznymi cząstkami, jak bardzo bardzo małe ujemnie naładowane kule, które poruszają się ruchem kołowym (jak planety) wokół dodatnio naładowanego jądra w specjalnych promieniach, w wyniku „kwantyzacji” kąta momentum (ograniczenie do listy dozwolonych wartości), via # m_ {e} v r = n h / {2 pi} #. Oznacza to, że dozwolona jest tylko określona energia, #E_n = - {Z ^ 2 R_e} / n ^ 2 #, gdzie {E_n} to energia n-tej orbity, Z to ładunek na jądrze (liczba atomowa) i #Re# jest energią Rydberga, która wynosi 13,6 eV.

Model falowy to pełna kwantowa obróbka mechaniczna atomu i w zasadzie stoi dzisiaj. Elektron NIE jest dyskretny, zamiast tego wyobraża sobie „rozmaz” prawdopodobieństwa.

Wyjaśnienie:

Atak Bohra (czasami nazywany modelem Bohra-Rutherforda) był wynikiem dwóch wyników nauki z początku XX wieku: eksperymentu złotej folii, przeprowadzonego w laboratorium Rutherforda, przez jego sługusów, Hansa Geigera i Ernesta Marsdena; i rozwijająca się teoria kwantowa.

Eksperyment ze złotą folią wykazał, że atom składał się z bardzo małego i ciężkiego kawałka ładunku dodatniego, zwanego teraz jądrem, i mniejszych elektronów, które istniały wokół niego, zablokowanych przez siły elektrostatyczne (ładunki ujemne lubią spędzać czas z rzeczami, które są ładunkami dodatnimi)). Jedynym sposobem, jaki można było wówczas zrozumieć, było to, że elektrony krążą wokół jądra jak planety wokół Słońca. Jest to czasami nazywane modelem Rutherforda.

Kwantowa teoria światła naprawiła katastrofę ultrafioletową, która wystąpiła podczas modelowania emisji ciepła (zwanej ciałem czarnym) i została użyta przez Einsteina do wyjaśnienia efektu fotoelektrycznego. Polegało to na potraktowaniu energii światła, która wcześniej była uważana za ciągłą (o dowolnej wartości), ponieważ obecnie występuje tylko w dyskretnych niepodzielnych częściach zwanych „kwantami”, kawałku światła, który teraz nazywamy fotonem, energia była równa do częstotliwości razy stała, #E_ {ph} = h f # i działało świetnie.

Ta logika została zastosowana do atomu, ograniczając elektrony do specjalnych promieni, poprzez ograniczenie momentu pędu # m_ {e} v r = n h / {2 pi} #i dozwolone były tylko określone energie i promienie, #E_n = - {Z ^ 2 R_e} / n ^ 2 #, gdzie {E_n} to energia n-tej orbity, Z to ładunek na jądrze (liczba atomowa) i #Re# jest energią Rydberga, która wynosi 13,6 eV.

Model ten po raz pierwszy wyjaśnił widma atomu wodoru, specjalny wzór światła. Było to spowodowane przez elektrony wznoszące się i opadające między tymi specjalnymi promieniami, zwane orbitami i emitujące lub pochłaniające światło równe różnicy wymaganej energii. To było OGROMNE.Naukowcy mierzyli widma od dziesięcioleci, ale nie wytłumaczyli wzorców wytwarzanych atomów światła i cząsteczek. Teraz zrobiliśmy wodór. Przy pewnych ulepszeniach pozwoliło to również na objaśnienie wartościowości. Nie potrafił jednak wyjaśnić widm żadnego innego elementu niż wodór lub subtelności wartościowości lub „blokowania” w układzie okresowym.

Tak więc pół kwantowe traktowanie elektronów poruszających się w pobliżu jądra było wielkim krokiem naprzód, ale nie na tyle daleko. Falisty model mechaniczny idzie dalej, pełne leczenie kwantowe, musiał czekać na mechanikę kwantową. Brakujące elementy to rozwój zasady wykluczenia Pauliego, dualności falowo-cząstkowej, głównie z powodu Louisa de Broglie, że wszystkie cząstki istnieją w rozmytej fali prawdopodobieństwa, a równaniem, które nimi rządzi, jest równanie Schrödingera, oba opracowane w połowie Lata 20-te.

Model falowy atomu pochodzi z budowania, a następnie rozwiązywania równania Schrödingera dla wiązania elektronów przez jądro, podczas gdy mogą istnieć pewne udoskonalenia tego, zasadniczo stoi dzisiaj jako sposób modelowania materii. Szczegóły można znaleźć na kursie QM trzeciego roku, ale zależy ci na wynikach! Model falowy wyjaśnia wypełnienie powłoki atomowej, rozwiązywanie daje kilka typów orbitali, każda z różnymi dozwolonymi elektronami, powłoka s z 2, powłoka p z 6, powłoka z 10 i powłoka f z 14. To wyjaśnia

„bloki” w układzie okresowym, tj. każdy rząd metali przejściowych wypełnia powłokę d, pierwszy 3d, drugi 4d i trzeci wypełnia 5d. Orbitale są mapami prawdopodobieństwa, gdzie elektron ma tendencję do bycia, a wiązania są dwoma nakładającymi się na siebie orbitale atomowe.

Wyjaśnia również WSZYSTKIE widma atomowe, w skrajnych szczegółach i widmach molekularnych tego, co mieliśmy czas obliczyć, a po zastosowaniu do kryształów wyjaśnia właściwości ciał stałych.. Jest to sukces WILDLY, ale nie ma go z powrotem. W modelu Bohra elektrony były łatwiejsze do zrozumienia, były naładowane kulkami, teraz mamy niewyraźne rozkłady prawdopodobieństwa. Mózg został zaprojektowany, aby obrazować rzeczy na skalę kulek koszykowych, możesz zrozumieć, jak one są i … są. Elektron NIE ZAPEWNIA JAK PIŁKI KOSZYKOWE. Wyniki kwantowe mogą być trudne do opanowania, ale to dobrze, to jest bardzo dobrze przetestowane, tak jest świat.