Wie unterscheidet sich das Wellenmechanikmodell des Atoms vom Bohr-Modell?

Antworten:

Es wird angenommen, dass Elektronen im Bohr-Atom ziemlich diskrete, ziemlich physikalische Teilchen sind, wie sehr kleine, negativ geladene Kugeln, die sich in kreisförmigen Bewegungen (wie die Planeten) um den positiv geladenen Kern an speziellen Radien bewegen, ein Ergebnis der "Quantisierung" des Winkels Momentum (Einschränkung auf Liste der zulässigen Werte), über # m_ {e} v r = n h / {2 pi} #. Dies bedeutet, dass nur bestimmte Energie erlaubt ist, #E_n = - {Z ^ 2 R_e} / n ^ 2 #, wobei {E_n} die Energie des n-ten Orbits ist, Z die Ladung am Kern ist (Atomzahl) und #Re# ist die Rydberg-Energie, die 13,6 eV beträgt.

Das Wellenmodell ist die vollständige quantenmechanische Behandlung des Atoms und steht im Wesentlichen heute. Das Elektron ist NICHT diskret, sondern ein "Abstrich" der Wahrscheinlichkeit.

Erläuterung:

Das Bohr-Atom (manchmal auch als Bohr-Rutherford-Modell bezeichnet) war das Ergebnis zweier Ergebnisse der Wissenschaft des frühen 20. Jahrhunderts: Das im Labor von Rutherford durchgeführte Goldfolienexperiment wurde von seinen Schergen Hans Geiger und Ernest Marsden durchgeführt; und die sich entwickelnde Quantentheorie.

Das Goldfolienexperiment ergab, dass das Atom aus einem sehr kleinen und schweren Stück positiver Ladung bestand, das jetzt als Kern bezeichnet wird, und aus kleineren Elektronen, die um ihn herum vorhanden waren und von elektrostatischen Kräften (negative Ladungen) hängen, die mit positiv geladenen Dingen hängen). Der EINZIGE Weg, wie dies zu dieser Zeit verstanden werden konnte, bestand darin, dass die Elektronen wie Planeten um die Sonne um den Kern gehen. Dies wird manchmal als Rutherford-Modell bezeichnet.

Die Quantentheorie des Lichts hatte die ultraviolette Katastrophe behoben, die bei der Modellierung der Wärmeemission (als Blackbody bezeichnet) auftrat, und wurde von Einstein zur Erklärung des photoelektrischen Effekts verwendet. Es ging darum, die Energie des Lichts zu behandeln, das zuvor als kontinuierlich (von beliebigem Wert) angesehen wurde, da es nur in diskreten, unteilbaren Teilen, den sogenannten "Quanten", vorkommt, einem Stück Licht, das wir heute als Photon bezeichnen, die Energie war gleich mal eine konstante frequenz, #E_ {ph} = h f # und es hat super funktioniert.

Diese Logik wurde auf das Atom angewendet, wobei die Elektronen durch die Begrenzung des Drehimpulses auf spezielle Radien beschränkt wurden # m_ {e} v r = n h / {2 pi} #und nur bestimmte Energien und Radien waren erlaubt, #E_n = - {Z ^ 2 R_e} / n ^ 2 #, wobei {E_n} die Energie des n-ten Orbits ist, Z die Ladung am Kern ist (Atomzahl) und #Re# ist die Rydberg-Energie, die 13,6 eV beträgt.

Dieses Modell erklärte zum ersten Mal die Spektren des Wasserstoffatoms, eines speziellen Lichtmusters. Ursache dafür waren Elektronen, die zwischen diesen speziellen Radien auf- und absteigen, sogenannte Umlaufbahnen und Licht emittieren oder absorbieren, das der erforderlichen Energiedifferenz entspricht. Das war RIESIG.Wissenschaftler hatten jahrzehntelang Spektren gemessen, hatten jedoch keine Erklärung für die Muster der erzeugten leichten Atome und Moleküle. Jetzt hatten wir Wasserstoff getan. Mit einigen Optimierungen erlaubte es auch einige Erklärungen der Valenzen. Es konnte jedoch nicht die Spektren eines anderen Elements als Wasserstoff oder die Feinheiten der Valenzen oder das "Blockieren" im Periodensystem erklären.

Eine semi-Quantenbehandlung von Elektronen, die sich in der Nähe eines Kerns bewegen, war also ein großer Schritt nach vorne, aber nicht weit genug. Das wellenmechanische Modell geht weiter, eine vollständige Quantenbehandlung, es musste warten, bis die Quantenmechanik existiert. Die fehlenden Teile waren die Entwicklung des Pauli-Ausschlussprinzips, Wellenpartikel-Dualität, hauptsächlich aufgrund von Louis de Broglie, dass alle Partikel in einer verschwommenen Welle der Wahrscheinlichkeit existieren und die Gleichung, die sie beherrscht, die Schrödinger-Gleichung ist, die beide in der Mitte entwickelt wurden 1920er Jahre.

Das Wellenmodell des Atoms stammt vom Aufbau und löste dann die Schrödinger-Gleichung für die Elektronenbindung durch einen Kern. Vielleicht gibt es Verfeinerungen, die im Wesentlichen heute als Modell für die Materie dienen. Die Details finden Sie in einem 3. Jahr QM-Kurs, aber Sie kümmern sich um die Ergebnisse! Das Wellenmodell erklärt die atomare Schalenfüllung, das Lösen ergibt mehrere Arten von Orbitalen mit jeweils unterschiedlichen erlaubten Elektronen, die s Schale mit 2, die p Schale mit 6, die Schale mit 10 und die f Schale mit 14. Dies erklärt die

"Blöcke" im Periodensystem, dh jede Reihe von Übergangsmetallen füllt eine d-Hülle, die erste 3d, die zweite 4d und die dritte Füllung 5d. Orbitale sind Wahrscheinlichkeitskarten dafür, wo sich das Elektron normalerweise befindet und Bindungen zwei atomare Orbitale sind, die sich überlappen und sich verbinden.

Es erklärt auch ALLE Atomspektren, in extremen Details und molekularen Spektren dessen, was wir Zeit hatten zu berechnen, und wenn es auf Kristalle angewendet wird, erklärt es die Eigenschaften von Festkörpern.. Es ist sehr erfolgreich und hat einen Nachteil. Im Bohr-Modell waren Elektronen leichter zu verstehen, es waren geladene Kugeln, jetzt haben wir verschwommene Wahrscheinlichkeitsverteilungen. Ihr Gehirn wurde entworfen, um Dinge auf der Skala von Korbbällen abzubilden, Sie können verstehen, wie sie sind und wie. Electron VERHALTEN NICHT WIE KORBKUGELN. Quantum-Ergebnisse können schwer zu erreichen sein, aber das ist in Ordnung, es ist sehr gut getestet, so ist die Welt.