原子モデルシュレーディンガーは、この提案は、原子の量子力学的モデルとして知られている1926年にエルヴィン・シュレーディンガーによって開発され、電子の波状の動作を説明しました。
シュレーディンガーは、原子内の電子の動きは波動粒子の双対性に対応していることを示唆しており、その結果、電子は定在波として原子核の周りを移動することができた。
原子理論への貢献により1933年にノーベル賞を受賞したシュレーディンガーは、電子が特定の位置にある確率を計算するために同じ名前の方程式を開発しました。
シュレーディンガーの原子モデルの特徴
ナトリウム原子内の1s、2s、および2p軌道。
-電子の動きを定在波として説明します。
-電子は絶えず移動します。つまり、電子は原子内で固定または定義された位置を持っていません。
-このモデルは、電子の位置を予測するものではなく、原子内を移動する経路を表すものでもありません。電子を見つけるための確率ゾーンを確立するだけです。
-これらの確率領域は原子軌道と呼ばれます。軌道は、原子核の周りの並進運動を表します。
-これらの原子軌道は、エネルギーのレベルとサブレベルが異なり、電子雲間で定義できます。
-モデルは原子核の安定性を考慮しておらず、原子内の電子の移動に関連する量子力学の説明にのみ言及しています。
電子密度は、核の近くで電子を見つける確率を示します。核（紫ゾーン）に近いほど可能性が高く、核（紫ゾーン）から離れると少なくなります。
実験
シュレーディンガーの原子モデルは、ブロイ仮説、およびボーアとゾンマーフェルトの以前の原子モデルに基づいています。
ブロイは、波が粒子の特性を持っているのと同じように、粒子は波長に関連した波の特性を持っていると提案しました。当時多くの期待を生み出した何か、アルバート・アインシュタイン自身が彼の理論を支持している。
しかし、ドブロイ理論には欠点がありました。それは、アイデア自体の意味が十分に理解されていないということです。その時シュレディンガーの姿が反応しているように見えます。
これを行うために、オーストリアの物理学者はヤングの実験に依存し、彼自身の観察に基づいて、彼の名を冠した数式を開発しました。
この原子モデルの科学的根拠は次のとおりです。
ヤングの実験：波動粒子双対性の最初の実証
波と物質の小球の性質に関するドブロイ仮説は、ダブルスリット実験としても知られるヤングの実験を使用して実証できます。
イギリスの科学者であるトーマスヤングは、1801年に光の波の性質を検証する実験を行ったとき、シュレーディンガーの原子モデルの基礎を築きました。
実験中、ヤングは観測室の小さな穴を通過する光線の放出を分割しました。この分割は、ビームに平行に配置された0.2ミリメートルのカードを使用することで実現されます。
実験の設計は、光のビームがカードよりも広くなるように行われました。したがって、カードを水平に配置すると、ビームは2つのほぼ等しい部分に分割されました。光ビームの出力は鏡によって向けられた。
両方の光線が暗い部屋の壁に当たります。そこでは、2つの波の間の干渉パターンが明らかになり、光が粒子としても波としても振る舞うことができることが実証されました。
1世紀後、アルバートアインステンは量子力学の原理を使用してアイデアを強化しました。
シュレーディンガー方程式
シュレーディンガーは2つの数学的モデルを開発し、量子状態が時間とともに変化するかどうかに応じて何が起こるかを区別しました。
原子分析のために、シュレーディンガーは1926年末に時間に依存しないシュレーディンガー方程式を公開しました。これは、定在波として振る舞う波動関数に基づいています。
これは、波が移動せず、そのノード、つまりその平衡点が、構造の残りの部分がそれらの周りを移動するためのピボットとして機能し、特定の周波数と振幅を表すことを意味します。
シュレディンガーは、電子が定常または軌道状態として記述する波を定義し、それらは順番に、異なるエネルギーレベルに関連付けられています。
時間に依存しないシュレーディンガー方程式は次のとおりです。
どこ：
E：比例定数。
Ψ：量子系の波動関数。
Η ：ハミルトニアン演算子。
時間に依存しないシュレディンガー方程式は、ハミルトニアン演算子として知られる、システムの総エネルギーを表すオブザーバブルが時間に依存しない場合に使用されます。ただし、波動全体を表す関数は常に時間に依存します。
シュレディンガー方程式は、波動関数haveがあり、ハミルトニアン演算子がそれに作用する場合、比例定数Eは、定常状態の1つにおける量子システムの総エネルギーを表すことを示しています。
シュレーディンガーの原子モデルに適用すると、電子が定義された空間内を移動する場合、離散的なエネルギー値があり、電子が空間内を自由に移動する場合、連続的なエネルギー間隔があります。
数学的な観点から、シュレディンガー方程式にはいくつかの解があります。各解は、比例定数Eの異なる値を意味します。
ハイゼンベルグの不確定性原理によれば、電子の位置とエネルギーを推定することはできません。その結果、科学者は、原子内の電子の位置の推定が不正確であることを認識しています。
仮定する
シュレーディンガーの原子モデルの仮定は次のとおりです。
-電子は波動関数Ψに従って空間に分布する定在波として振る舞います。
-軌道を記述する際、電子は原子内を移動します。これらは、電子を見つける確率がかなり高い領域です。いう確率は波動関数Ψの二乗に比例する2。
シュレーディンガーの原子モデルの電子配置は、原子の周期特性とそれらが形成する結合を説明します。
ただし、シュレーディンガーの原子モデルは、電子のスピンを考慮しておらず、相対論的効果による高速電子の振る舞いの変化も考慮していません。
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参考文献
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- 現代の原子理論：モデル（2007）。©ABCTE。回収元：abcte.org
- シュレディンガーの原子モデル（sf）。回復：erwinschrodingerbiography.weebly.com
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