¿En qué se diferencia el modelo mecánico de onda del átomo del modelo bohr?

¿En qué se diferencia el modelo mecánico de onda del átomo del modelo bohr?
Anonim

Responder:

En el átomo de Bohr, se asume que los electrones son bastante discretos, partículas bastante físicas, como bolas muy pequeñas cargadas negativamente que viajan en movimiento circular (como los planetas) alrededor del núcleo cargado positivamente a radios especiales, un resultado de "cuantificar" el ángulo impulso (restringiéndolo a la lista de valores permitidos), a través de # m_ {e} v r = n h / {2 pi} #. Esto significa que solo se permite energía particular, #E_n = - {Z ^ 2 R_e} / n ^ 2 #, donde {E_n} es la energía de la órbita n, Z es la carga en el núcleo (número atómico) y #Re# Es la energía de Rydberg, que es 13.6 eV.

El modelo de onda es el tratamiento mecánico cuántico completo del átomo y esencialmente se mantiene en la actualidad. El electrón NO es discreto, sino que se imagina un "borrón" de probabilidad.

Explicación:

El átomo de Bohr (a veces llamado modelo de Bohr-Rutherford) fue el resultado de dos resultados de la ciencia de principios del siglo XX: el experimento de la lámina de oro realizado en el laboratorio de Rutherford, por sus secuaces, Hans Geiger y Ernest Marsden; y la teoría cuántica en desarrollo.

El experimento de la lámina de oro descubrió que el átomo consistía en un pedazo de carga positiva muy pequeño y pesado, ahora llamado núcleo, y electrones más pequeños que existían a su alrededor, atascados por fuerzas electrostáticas (a las cargas negativas les gusta salir con cosas que son cargas positivas). La ÚNICA manera en que esto se podía entender en ese momento era que los electrones giran alrededor del núcleo como los planetas alrededor del sol. Esto a veces se llama el modelo de Rutherford.

La teoría cuántica de la luz había solucionado la catástrofe ultravioleta que se produjo al modelar la emisión de calor (llamada Blackbody) y fue utilizada por Einstein para explicar el efecto fotoeléctrico. Se trataba de tratar la energía de la luz, que antes se consideraba continua (de cualquier valor), ya que ahora solo se produce en piezas indivisibles discretas llamadas "quanta", una pieza de luz, que ahora llamamos un fotón, la energía era igual a frecuencia multiplicada por una constante, #E_ {ph} = h f # y funcionó muy bien.

Esta lógica se aplicó al átomo, limitando los electrones a radios especiales, limitando el momento angular # m_ {e} v r = n h / {2 pi} #, y solo se permitieron energías y radios particulares, #E_n = - {Z ^ 2 R_e} / n ^ 2 #, donde {E_n} es la energía de la órbita n, Z es la carga en el núcleo (número atómico) y #Re# Es la energía de Rydberg, que es 13.6 eV.

Este modelo explica por primera vez los espectros del átomo de hidrógeno, un patrón especial de luz. Fue causado por los electrones que suben y bajan entre estos radios especiales, llamados órbitas y que emiten o absorben luz igual a la diferencia de energía requerida. Esto fue enormeLos científicos habían estado midiendo los espectros durante décadas, pero no habían tenido ninguna explicación para los patrones de átomos de luz y moléculas producidas. Ahora teníamos hidrógeno hecho. Con algunos ajustes también se permitió a partir de alguna explicación de las valencias. Sin embargo, no podría explicar los espectros de ningún elemento que no sea el hidrógeno o las sutilezas de las valencias o el "bloqueo" en la tabla periódica.

Por lo tanto, un tratamiento semi-cuántico de electrones que se mueven cerca de un núcleo fue un gran paso adelante, pero no lo suficiente. El modelo de onda mecánica va más allá, un tratamiento cuántico completo, tuvo que esperar a que existiera la mecánica cuántica. Las piezas faltantes fueron el desarrollo del principio de exclusión de Pauli, la dualidad onda-partícula, debida principalmente a Louis de Broglie, de que todas las partículas existen en una onda borrosa de probabilidad y la ecuación que las gobierna es la Ecuación de Schrödinger, ambas desarrolladas a mediados 1920's.

El modelo de onda del átomo proviene de la construcción y luego la resolución de la Ecuación de Schrödinger para el enlace de los electrones por un núcleo, mientras que puede haber refinamientos para esto, esencialmente se presenta hoy como la forma en que modelamos la materia. Los detalles se pueden encontrar en un curso de tercer año de QM, ¡pero te preocupan los resultados! El modelo de onda explica el relleno de la cáscara atómica, la resolución proporciona varios tipos de orbitales, cada uno con diferentes electrones permitidos, la cáscara s con 2, la cáscara p con 6, la cáscara con 10 y la cáscara f con 14. Esto explica la

"bloques" en la tabla periódica, es decir, cada fila de metales de transición está llenando una cáscara d, la primera 3d, la segunda 4d y la tercera rellena 5d. Los orbitales son mapas de probabilidad de donde el electrón tiende a estar y los enlaces son dos orbitales atómicos que se superponen y se unen.

También explica TODOS los espectros atómicos, con detalles extremos y espectros moleculares de lo que hemos tenido tiempo de calcular y cuando se aplica a los cristales explica las propiedades de los sólidos.. Es MUY exitoso y viene con un retroceso. En el modelo de Bohr, los electrones eran más fáciles de entender, se cargaron bolas, ahora tenemos distribuciones de probabilidad borrosas. Tu cerebro fue diseñado para imaginar cosas en la escala de las bolas de la canasta, puedes entender cómo y cómo son. Electron no se comportan como bolas de cesta. Los resultados cuánticos pueden ser difíciles para hacerte difícil, pero está bien, está muy bien probado, así es el mundo.