MODÈLE ATOMIQUE DE SCHRÖDINGER: CARACTÉRISTIQUES, POSTULATS - PHYSIQUE - 2026

Le modèle atomique Schrödinger a été développé par Erwin Schrödinger en 1926. Cette proposition est connue sous le nom de modèle mécanique quantique de l'atome, et décrit le comportement ondulatoire de l'électron.

Schrödinger a suggéré que le mouvement des électrons dans l'atome correspondait à la dualité onde-particule, et par conséquent, les électrons pouvaient se déplacer autour du noyau sous forme d'ondes stationnaires.

Schrödinger, qui a reçu le prix Nobel en 1933 pour ses contributions à la théorie atomique, a développé l'équation du même nom pour calculer la probabilité qu'un électron se trouve dans une position spécifique.

Caractéristiques du modèle atomique de Schrödinger

Orbitales 1s, 2s et 2p dans un atome de sodium.

-Décrire le mouvement des électrons comme des ondes stationnaires.

-Les électrons se déplacent constamment, c'est-à-dire qu'ils n'ont pas de position fixe ou définie dans l'atome.

-Ce modèle ne prédit pas l'emplacement de l'électron, ni ne décrit le chemin qu'il emprunte dans l'atome. Il établit simplement une zone de probabilité pour localiser l'électron.

-Ces zones de probabilité sont appelées orbitales atomiques. Les orbitales décrivent un mouvement de translation autour du noyau de l'atome.

-Ces orbitales atomiques ont différents niveaux et sous-niveaux d'énergie, et peuvent être définies entre les nuages ​​d'électrons.

-Le modèle ne considère pas la stabilité du noyau, il se réfère uniquement à l'explication de la mécanique quantique associée au mouvement des électrons dans l'atome.

La densité électronique indique la probabilité de trouver un électron près du noyau. Plus il est proche du noyau (zone violette), plus il est probable, alors qu'il le sera moins s'il s'éloigne du noyau (zone violette).

Expérience

Le modèle atomique de Schrödinger est basé sur l'hypothèse de Broglie, ainsi que sur les modèles atomiques précédents de Bohr et Sommerfeld.

Broglie a proposé que tout comme les ondes ont des propriétés de particules, les particules ont des propriétés d'ondes, ayant une longueur d'onde associée. Quelque chose qui a suscité beaucoup d'attentes à l'époque, Albert Einstein lui-même étant l'avocat de sa théorie.

Cependant, la théorie de Broglie avait un défaut, qui était que le sens de l'idée elle-même n'était pas bien compris: un électron peut être une onde, mais de quoi? C'est alors que la figure de Schrödinger semble répondre.

Pour ce faire, le physicien autrichien s'est appuyé sur l'expérience de Young, et sur la base de ses propres observations, il a développé l'expression mathématique qui porte son nom.

Voici les fondements scientifiques de ce modèle atomique:

Expérience de Young: la première démonstration de la dualité onde-particule

L'hypothèse de Broglie sur la nature ondulatoire et corpusculaire de la matière peut être démontrée à l'aide de l'expérience de Young, également connue sous le nom d'expérience de la double fente.

Le scientifique anglais Thomas Young a jeté les bases du modèle atomique de Schrödinger quand, en 1801, il a mené l'expérience pour vérifier la nature ondulatoire de la lumière.

Au cours de son expérimentation, Young a divisé l'émission d'un faisceau de lumière traversant un petit trou à travers une chambre d'observation. Cette division est obtenue grâce à l'utilisation d'une carte de 0,2 millimètre, située parallèlement au faisceau.

La conception de l'expérience a été conçue de manière à ce que le faisceau de lumière soit plus large que la carte, ainsi, en plaçant la carte horizontalement, le faisceau était divisé en deux parties approximativement égales. La sortie des faisceaux lumineux était dirigée par un miroir.

Les deux faisceaux de lumière ont frappé un mur dans une pièce sombre. Là, le motif d'interférence entre les deux ondes a été mis en évidence, démontrant ainsi que la lumière pouvait se comporter à la fois comme une particule et comme une onde.

Un siècle plus tard, Albert Einsten a renforcé l'idée en utilisant les principes de la mécanique quantique.

L'équation de Schrödinger

Schrödinger a développé deux modèles mathématiques, différenciant ce qui se passe selon que l'état quantique change avec le temps ou non.

Pour l'analyse atomique, Schrödinger a publié l'équation de Schrödinger indépendante du temps à la fin de 1926, qui est basée sur les fonctions d'onde se comportant comme des ondes stationnaires.

Cela implique que l'onde ne bouge pas, ses nœuds, c'est-à-dire ses points d'équilibre, servent de pivot au reste de la structure pour se déplacer autour d'eux, décrivant une fréquence et une amplitude spécifiques.

Schrödinger a défini les ondes que les électrons décrivent comme des états stationnaires ou orbitaux, et elles sont associées, à leur tour, à différents niveaux d'énergie.

L'équation de Schrödinger indépendante du temps est la suivante:

Où:

E: constante de proportionnalité.

Ψ: fonction d'onde du système quantique.

Η : opérateur hamiltonien.

L'équation de Schrödinger indépendante du temps est utilisée lorsque l'observable représentant l'énergie totale du système, connue sous le nom d'opérateur hamiltonien, ne dépend pas du temps. Cependant, la fonction qui décrit le mouvement total des vagues dépendra toujours du temps.

L'équation de Schrödinger indique que si nous avons une fonction d'onde Ψ, et que l'opérateur hamiltonien agit sur elle, la constante de proportionnalité E représente l'énergie totale du système quantique dans l'un de ses états stationnaires.

Appliqué au modèle atomique de Schrödinger, si l'électron se déplace dans un espace défini, il y a des valeurs d'énergie discrètes, et si l'électron se déplace librement dans l'espace, il y a des intervalles d'énergie continus.

Du point de vue mathématique, il existe plusieurs solutions pour l'équation de Schrödinger, chaque solution implique une valeur différente pour la constante de proportionnalité E.

Selon le principe d'incertitude de Heisenberg, il n'est pas possible d'estimer la position et l'énergie d'un électron. Par conséquent, les scientifiques reconnaissent que l'estimation de l'emplacement de l'électron dans l'atome est inexacte.

Postulats

Les postulats du modèle atomique de Schrödinger sont les suivants:

-Les électrons se comportent comme des ondes stationnaires qui sont distribuées dans l'espace selon la fonction d'onde Ψ.

-Les électrons se déplacent dans l'atome pour décrire les orbitales. Ce sont des domaines où la probabilité de trouver un électron est considérablement plus élevée. La probabilité référencée est proportionnelle au carré de la fonction d'onde Ψ ².

La configuration électronique du modèle atomique de Schrödinguer explique les propriétés périodiques des atomes et les liaisons qu'ils forment.

Cependant, le modèle atomique de Schrödinger ne considère pas le spin des électrons, ni les variations du comportement des électrons rapides dues aux effets relativistes.

Articles d'intérêt

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Le modèle atomique de Thomson.

Le modèle atomique de Dalton.

Modèle atomique de Dirac Jordan.

Modèle atomique de Démocrite.

Le modèle atomique de Bohr.

Modèle atomique de Sommerfeld.

Références

1. Modèle atomique de Schrodinger (2015). Récupéré de: quimicas.net
2. Le modèle de mécanique quantique de l'atome Récupéré de: en.khanacademy.org
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5. Modèle atomique de Schrodinger (sf). Récupéré de: erwinschrodingerbiography.weebly.com
6. Wikipédia, l'encyclopédie libre (2018). Équation de Schrödinger. Récupéré de: es.wikipedia.org
7. Wikipédia, l'encyclopédie libre (2017). L'expérience de Young. Récupéré de: es.wikipedia.org