|
Kvantno-mehanički model atoma |
|
Kvantno – Kvantno – mehanički model atoma. Kvantna fizika je odbacila Bhor-ov model atoma, ali je zadržala pojmove energijskih nivoa i stacioniranih stanja. Pojam orbita elektrona u klasičnom smislu je u potpunosti odbačen. Osnove kvantne mehanike dali su austrijski fizičar Erwin Schrödinger (1887 – 1961), a njemački fizičar Werner Heisenberg (1901 – 1976), britanski fizičar Paul Dirac (1902 – 1984) i drugi. Newton je postavio osnovne zakone kvantne mehanike koji objašnjavaju većinu mehaničkih pojava. Schrödinger je postavio opštu jednačinu koja opisuje kretanje elektrona u atomu, koja je po njemu nazvana Schrödinger-ova jednačina. Ima veoma složen matematički oblik i za njeno riješavanje je potrebno složen matematički aparat. Elektron u atomu se kreće u veoma malom prostoru i zbog toga se u atomu ispoljavaju njegova talasna svojstva. Kada je elektron slobodan, u gasnoj cijevi ili strujnom provodniku, onda se ispoljavaju njegova čestična svojstva. Pošto elektron u atomu ispoljava talasna svojstva njegovo kretanje i njegova stanja opisuju talasne funkcije koje su riješenja Schrödinger-ove jednačine. Data je Schrödinger-ova jednačina u implicitnom obliku:
Ψn,l,m(r,θ,φ) = Rn,I(r)Y l,m(θ,φ),
gdje je Ψn,l,m(r,θ,φ) talasna funkcija, Rn,I(r) radijalna funkcija koja određuje energiju elektrona u atomu i Y l,m(θ,φ) sferni harmonik koja opisuje uticaj magnetnog polja na stanje elektrona. Ovaj oblik jednačine pokazuje da talasna funkcija zavisi od tri broja, n, l i m koji se nazivaju kvantni brojevi. Postoje četiri kvantna broja.
Riješenje Schrödinger-ove jednačine pokazuje da kvantni brojevi mogu uzimati sljedeće vrijednosti: n – glavni kvantni broj: n = 1, 2, 3, ...; l – orbirtalni kvantni broj: l = 0, 1, 2, ..., n - 1; mI – magnetni kvantni broj: mI = -l, -l + 1, ..., 0, 1, 2, ..., l - 1, l.
Napomena. Magnetni kvantni broj označava se sa mI jer zavisi od vrijednosti orbitalnog broja l, a postoji i magnetni spinski kvantni broj ms koji ne slijedi iz Schrödinger-ove jednačine.
Energija zavisi od kvantnih brojeva n i l. Međutim, za istu vrijednost energije elektron se može nalaziti u različitim stanjima koje opisuju funkcije Y l,m(θ,φ). Različita stanja sa istom energijom zavise od kvantnih brojeva n, l i mI. Umjesto pojma elektronski orbita kvantna fizika uvodi pojam vjerovatnoće nalaženja elektrona u određenom dijelu prostora. Vjerovatnoća da se elektron nađe u sfernoj ljusci između r i r + Δr data je izrazom, Δw(r) = r2|Rn,l(r)|2 Δr,
gdje je izraz r2|Rn,l(r)|2 kvadrat amplitude talasne funkcije. Ovaj izraz daje raspodjelu vjerovatnoće u zavisnosti od udaljenosti r elektrona od jezgra.
|
|
|
|
|
|
|
|