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Kernenergie

Schrödingers Atommodell, das quantenmechanische Modell des Atoms

Schrödingers Atommodell, das quantenmechanische Modell des Atoms

Schrödingers Atommodell wurde 1926 entwickelt. Es ist das quantenmechanische Modell des Atoms, das von der Schrödiger-Gleichung ausging. 1926 entwickelte Erwin Schrödinger diese Gleichung, um die Wahrscheinlichkeit zu bestimmen, ein Elektron an einer bestimmten Stelle in einem Atom zu finden.

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

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

Welche Einschränkungen hat Bohrs Atommodell?

Bis 1932 wurde angenommen, dass das Atom aus einem positiv geladenen Kern besteht, der von negativ geladenen Elektronen umgeben ist.

Bohrs Modell funktionierte für das Wasserstoffatom. Bei der Anwendung des Modells auf andere Atome wurde jedoch beobachtet, dass Elektronen des gleichen Energieniveaus leicht variierten.

Diese Variation konnte im Modell von Niels Bohr nicht erklärt werden und erforderte daher eine gewisse Korrektur. Der Vorschlag war, dass es innerhalb desselben Energieniveaus Unterniveaus gibt. Die konkrete Art und Weise, wie diese Unterebenen auf natürliche Weise entstanden, bestand darin, elliptische Bahnen und relativistische Korrekturen einzubauen.

1932 bombardierte James Chadwick Berylliumatome mit Alphateilchen. Es wurde eine unbekannte Strahlung emittiert. Dieses Teilchen war das Neutron und seine Entdeckung brachte die Wissenschaftler einem geeigneteren Modell des Atoms näher.

Was sind die Unterschiede zwischen Schrödingers und Bohrs Atommodellen?

Bohrs Atommodell hat für jedes Elektron innerhalb des Atoms einen exakten Weg festgelegt. Das quantenmechanische Modell sagt jedoch nur die Wahrscheinlichkeiten der Position des Elektrons voraus.

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

Eigenschaften des Modells

Schrödingers Atommodell sah Elektronen ursprünglich als Materiewellen vor. Somit beschreibt die Schrödinger-Gleichung die zeitliche und räumliche Entwicklung dieser materiellen Welle.

Später schlug Max Born eine wahrscheinlichkeitstheoretische Interpretation der Wellenfunktion von Elektronen vor. Bei dieser Interpretation handelte es sich jedoch um ein probabilistisches Modell, das empirische Vorhersagen ermöglichte, bei dem jedoch Position und Impuls aufgrund des Unsicherheitsprinzips nicht gleichzeitig bekannt sein können .

Dieses Atommodell von Schrödinger lässt sich als Elektronenwolke darstellen, die den Atomkern umgibt. An den Stellen, an denen diese Wolke am dichtesten ist, ist die Wahrscheinlichkeit, das Elektron zu finden, größer. Daher führte dieses Modell das Konzept der Subenergieniveaus ein.

Was sagt Schrödingers Atommodell voraus?

Schrödingers Atommodell sagt voraus:

  • Die spektralen Emissionslinien von neutralen und ionisierten Atomen.

  • Die Änderung von Energieniveaus, wenn ein magnetisches oder elektrisches Feld vorhanden ist.

  • Darüber hinaus erklärt das Modell mit bestimmten semi-heuristischen Modifikationen die chemische Bindung und die Stabilität der Moleküle.

Was ist falsch am quantenmechanischen Modell des Atoms?

Schrödingers Modell ist in folgenden Punkten unvollständig:

  • Es berücksichtigt nicht den elektronischen Spin.

  • Das Modell ignoriert die relativistischen Effekte schneller Elektronen.

  • Schrödingers Modell erklärt nicht, warum ein Elektron in einem angeregten Quantenzustand auf ein niedrigeres Niveau zerfällt, wenn es ein freies gibt.

Autor:

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