Modelo atômico de Schrödinger: características, postulados

O modelo atómico Schrodinger foi desenvolvido por Erwin Schrödinger em 1926. Esta proposta é conhecido como o quantum – modelo mecânico do átomo, e descreve o comportamento do tipo onda do electrão.

Para isso, o proeminente físico austríaco baseou-se na hipótese de Broglie, que afirmou que cada partícula em movimento está associada a uma onda e pode se comportar como tal.

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Schrödinger sugeriu que o movimento dos elétrons no átomo correspondia à dualidade onda-partícula e, conseqüentemente, os elétrons podiam se mover ao redor do núcleo como ondas estacionárias.

Schrödinger, que recebeu o Prêmio Nobel em 1933 por suas contribuições à teoria atômica, desenvolveu a equação homônima para calcular a probabilidade de um elétron estar em uma posição específica.

Características do modelo atômico de Schrödinger

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Orbitais 1s, 2s e 2p dentro de um átomo de sódio.

-Descreva o movimento dos elétrons como ondas estacionárias.

-Os elétrons se movem constantemente, ou seja, eles não têm uma posição fixa ou definida dentro do átomo.

-Este modelo não prevê a localização do elétron, nem descreve a rota que ele percorre dentro do átomo. Estabeleça apenas uma zona de probabilidade para localizar o elétron.

-Estas áreas de probabilidade são chamadas de orbitais atômicos. Os orbitais descrevem um movimento de translação ao redor do núcleo do átomo.

– Esses orbitais atômicos têm diferentes níveis e subníveis de energia e podem ser definidos entre nuvens de elétrons.

-O modelo não contempla a estabilidade do núcleo, refere-se apenas à explicação da mecânica quântica associada ao movimento dos elétrons dentro do átomo.

Experiência

O modelo atômico de Schrödinger é baseado na hipótese de Broglie e nos modelos atômicos anteriores de Bohr e Sommerfeld.

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Para fazer isso, Schrödinger confiou no experimento de Young e, com base em suas próprias observações, desenvolveu a expressão matemática que leva seu nome.

A seguir, os fundamentos científicos desse modelo atômico:

O experimento de Young: a primeira demonstração da dualidade onda-partícula

A hipótese de Broglie sobre a onda e a natureza corpuscular da matéria pode ser demonstrada pelo Experimento de Young, também conhecido como experimento de dupla fenda.

O cientista inglês Thomas Young lançou as bases do modelo atômico de Schrödinger quando, em 1801, conduziu o experimento para verificar a natureza das ondas da luz.

Durante sua experimentação, Young dividiu a emissão de um feixe de luz através de um pequeno buraco através de uma câmara de observação. Essa divisão é alcançada usando um cartão de 0,2 mm, localizado paralelo ao feixe.

O desenho do experimento foi feito de modo que o feixe de luz fosse mais largo que o cartão, portanto, ao colocar o cartão horizontalmente, o feixe foi dividido em duas partes aproximadamente iguais. A saída dos feixes de luz foi direcionada por um espelho.

Os dois raios de luz atingiram uma parede em um quarto escuro. Havia evidências do padrão de interferência entre as duas ondas, o que mostrou que a luz podia se comportar tanto quanto uma partícula como uma onda.

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Um século depois, Albert Einsten reforçou a idéia através dos princípios da mecânica quântica.

Equação de Schrödinger

Schrödinger desenvolveu dois modelos matemáticos, diferenciando o que acontece dependendo se o estado quântico muda com o tempo ou não.

Para a análise atômica, Schrödinger publicou no final de 1926 a equação de Schrödinger independente do tempo, que se baseia no fato de que as funções das ondas se comportam como ondas estacionárias.

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Isso implica que a onda não se move, seus nós, ou seja, seus pontos de equilíbrio, servem como um pivô para o restante da estrutura se mover em torno deles, descrevendo uma certa frequência e amplitude.

Schrödinger definiu as ondas que descrevem os elétrons como estados estacionários ou orbitais e, por sua vez, estão associadas a diferentes níveis de energia.

A equação de Schrödinger independente do tempo é a seguinte:

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Onde:

E : proporcionalidade constante.

Ψ : função de onda do sistema quântico.

Η : operador hamiltoniano.

A equação de Schrödinger independente do tempo é usada quando o observável que representa a energia total do sistema, conhecido como operador Hamiltoniano, não depende do tempo. No entanto, a função que descreve o movimento total das ondas sempre dependerá do tempo.

A equação de Schrödinger indica que, se existe uma função de onda funcional, e o operador hamiltoniano atua sobre ela, a constante de proporcionalidade E representa a energia total do sistema quântico em um de seus estados estacionários.

Aplicado ao modelo atômico de Schrödinger, se o elétron se move em um espaço definido, existem valores discretos de energia e, se o elétron se move livremente no espaço, há intervalos contínuos de energia.

Do ponto de vista matemático, existem várias soluções para a equação de Schrödinger, cada solução implica um valor diferente para a constante de proporcionalidade E.

De acordo com o princípio da incerteza de Heisenberg, não é possível estimar a posição ou energia de um elétron. Consequentemente, os cientistas reconhecem que a estimativa da localização do elétron no átomo é imprecisa.

Postulados

Os postulados do modelo atômico de Schrödinger são os seguintes:

-Os elétrons se comportam como ondas estacionárias que são distribuídas no espaço de acordo com a função de função onda.

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-Os elétrons se movem dentro do átomo na descrição dos orbitais. São áreas em que a probabilidade de encontrar um elétron é consideravelmente maior. A probabilidade referida é proporcional ao quadrado da função de onda Ψ 2 .

A configuração eletrônica do modelo atômico de Schrödinguer explica as propriedades periódicas dos átomos e as ligações que eles formam.

No entanto, o modelo atômico de Schrödinger não contempla a rotação de elétrons, nem considera variações no comportamento dos elétrons rápidos devido a efeitos relativísticos.

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Referências

  1. O modelo atômico de Schrodinger (2015) é obtido a partir de: quimicas.net
  2. O modelo mecânico quântico do átomo Recuperado de: es.khanacademy.org
  3. A equação da onda de Schrödinger (sf). Universidade Jaime I. Castellón, Espanha. Recuperado de: uji.es
  4. Teoria atômica moderna: modelos (2007). © ABCTE. Recuperado de: abcte.org
  5. Modelo atômico de Schrodinger (sf). Recuperado de: erwinschrodingerbiography.weebly.com
  6. Wikipedia, A Enciclopédia Livre (2018). Equação de Schrödinger. Recuperado de: en.wikipedia.org
  7. Wikipedia, A Enciclopédia Livre (2017). O experimento de Young. Recuperado de: en.wikipedia.org

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