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Struktur des Atoms

Schrödingers Atommodell, das aktuelle Modell des Atoms

Schrödingers Atommodell, das aktuelle Modell des Atoms

Schrödingers Atommodell wurde 1926 entwickelt. Es ist das quantenmechanische Modell des Atoms, das von der Schrödiger-Gleichung ausging. Mit dieser Gleichung war es möglich, die Wahrscheinlichkeit zu ermitteln, ein Elektron an einer bestimmten Stelle in einem Atom zu finden. Derzeit gibt es kein genaueres Modell der Struktur des Atoms, deshalb nennen wir es auch das aktuelle Atommodell.

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Bis dahin galten Elektronen nur als Kreisbahnen um den Atomkern. Erwin Schrödinger behauptete, dass Elektronen auch in komplexeren elliptischen Bahnen rotieren könnten und berechnete relativistische Effekte.

Die Lösungen der Schrödinger-Wellengleichung sind von hoher mathematischer Komplexität und werden auch als Wellenfunktionen bezeichnet. Die Wellenfunktion gibt nur die Wahrscheinlichkeit an, ein Elektron an einem bestimmten Punkt um den Kern herum zu finden.

Das aktuelle Atommodell wurde von Schrödinger und Heisenberg basierend auf der Teilchenwellen-Dualität entwickelt.

Welche Einschränkungen hat Bohrs Atommodell?

Der Glaube, dass das Atom aus einem positiv geladenen Kern besteht, der von negativ geladenen Elektronen umgeben ist, wurde bis 1932 beibehalten.

Das Atommodell von Bohr passte gut, wenn es um das Wasserstoffatom ging. Bei der Anwendung des gleichen Modells auf andere Atome, insbesondere bei hohen Ordnungszahlen, variierte jedoch die Energie der Elektronen auf demselben Niveau.

Diese Energievariation war im Modell von Niels Bohr unerklärlich und daher war es notwendig, das Modell zu korrigieren.

Der Korrekturvorschlag sollte berücksichtigen, dass es innerhalb desselben Energieniveaus andere Unterniveaus gibt. Diese Ebenen sind auf natürliche Weise entstanden, indem relativistische Korrekturen und elliptische Bahnen hinzugefügt wurden.

Die Entdeckung des Neutrons erfolgte 1932 durch James Chadwick. Das Erscheinen dieses neuen Atomteilchens brachte die Wissenschaftler einem realistischeren Modell des Atoms näher.

Was sind die Unterschiede zwischen Schrödingers und Bohrs Atommodellen?

Das Atommodell von Bohr hat für jedes Elektron innerhalb des Atoms einen exakten Weg festgelegt. Das quantenmechanische Modell sagt jedoch nur die Wahrscheinlichkeiten der Elektronenposition voraus.

Um die Schrödinger-Gleichung zu lösen, müssen Sie die Energien der Elektronen quantifizieren. Andererseits wurden diese Quantenzahlen in Bohrs Modell ohne mathematische Grundlage angenommen.

Eigenschaften des Atommodells von Schrödinger

Ursprünglich ging das Schrödinger-Modell davon aus, dass Elektronen sich wie Materiewellen verhalten. Auf diese Weise zeigt die von Schrödinger vorgelegte Gleichung die Entwicklung dieser materiellen Welle in Raum und Zeit an.

Später machte der deutsche Physiker Max Born eine probabilistische Interpretation der Wellenfunktion von Elektronen. Allerdings konnten bei diesen Vorhersagen Impuls und Position aufgrund der Heisenbergschen Unschärferelation nicht gleichzeitig bekannt sein .

Dieses neue Modell lässt sich als Punktwolke (Elektronen) um den Atomkern darstellen. In dieser Punktwolke steigt die Wahrscheinlichkeit, das Elektron zu finden, mit der Punktdichte. Auf diese Weise führte Schrödinger erstmals das Konzept der Subenergieniveaus ein.

Was sagt Schrödingers Atommodell voraus?

  • Die Variation der Energieniveaus von Elektronen, wenn ein elektrisches Feld oder ein magnetisches Feld vorhanden ist.

  • Die spektralen Emissionslinien sowohl von ionisierten als auch von neutralen Atomen.

  • Außerdem erklärt das Modell die Stabilität von Molekülen und chemischen Bindungen.

Was ist falsch am quantenmechanischen Modell des Atoms?

  • Sie berücksichtigt nicht die relativistischen Effekte schneller Elektronen.

  • Auch den elektronischen Spin berücksichtigt das Modell nicht.

  • Schließlich kann dieses Modell nicht erklären, warum ein Elektron in einem angeregten Quantenzustand auf ein niedrigeres Energieniveau zerfallen kann, wenn es ein freies gibt.

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Erscheinungsdatum: 18. August 2021
Geändert am: 9. Dezember 2021