El model atòmic de Schrödinger es va desenvolupar el 1926. Es tracta del model mecànic quàntic de l'àtom que partia de l'equació de Schrödiger. Amb aquesta equació es podia conèixer la probabilitat de trobar un electró en un punt determinat d'un àtom. Actualment, no hi ha cap model més precís sobre l'estructura de l'àtom, per això es considera també ens hi referim com el model atòmic actual.
Fins aquell moment, es considerava que els electrons només giraven en òrbites circulars al voltant del nucli atòmic. Erwin Schrödinger va afirmar que els electrons també podien girar en òrbites el·líptiques més complexes i va calcular els efectes relativistes.
Les solucions a l'equació d'ona de Schrödinger són d'una complexitat matemàtica alta i també es coneixen com a funcions d'ona. La funció d'ones només dóna la probabilitat de trobar un electró en un punt donat al voltant del nucli.
El model atòmic actual va ser desenvolupat per Schrödinger i Heisenberg basant-se en la dualitat d'ona partícula.
Quines limitacions té el model atòmic de Bohr?
La creença que l'àtom estava compost per un nucli carregat positivament envoltat per electrons carregats negativament, es va mantenir fins a l'any 1932.
El model atòmic de Bohr encaixava bé quan era l'àtom d'hidrogen. Tot i això, en aplicar el mateix model en altres àtoms, especialment amb números atòmics alts, l'energia dels electrons d'un mateix nivell variava.
Aquesta variació denergia no tenia explicació en el model de Niels Bohr i, per tant, calia corregir el model.
La proposta de correcció va ser considerar que dins un mateix nivell energètic hi havia altres subnivells. Aquests nivells van sorgir de forma natural afegint correccions relativistes i òrbites el·líptiques.
El descobriment del neutró va arribar el 1932 per part de James Chadwick. L'aparició d'aquesta nova partícula atòmica va apropar els científics a un model més real de l'àtom.
Quines són les diferències entre els models atòmics de Schrödinger i el de Bohr?
El model atòmic de Bohr establia una ruta exacta de cada electró dins de l'àtom. No obstant això, el model mecànic-quàntic només prediu les probabilitats de la posició de l'electró.
Per resoldre l'equació de Schrödinger cal quantificar les energies dels electrons. D'altra banda, en el model de Bohr, aquests números quàntics es van assumir sense una base matemàtica.
Característiques del model atòmic de Schrödinger
Inicialment, el model de Schrödinger considerava que els electrons actuaven com a ones de matèria. D'aquesta manera, l'equació que va presentar Schrödinger indica l'evolució d'aquesta ona material a l'espai i el temps.
Més endavant, el físic alemany Max Born va fer una interpretació probabilística de la funció d'ona dels electrons. Això no obstant, en aquestes prediccions no es podia conèixer la quantitat de moviment i la posició alhora a causa del principi d'incertesa de Heisenberg.
Aquest nou model es pot representar com un núvol de punts (electrons) al voltant del nucli de l'àtom. En aquest núvol de punts, la probabilitat de trobar lʻelectró augmenta amb la densitat de punts. D'aquesta manera, Schrödinger va introduir per primer cop el concepte de nivells de subenergia.
Què prediu el model atòmic de Schrödinger?
-
La variació dels nivells energètics dels electrons quan hi ha un camp elèctric o un camp magnètic.
-
Les línies d‟emissió espectrals, tant d‟àtoms ionitzats com neutres.
-
A més a més, el model explica l'estabilitat de les molècules i els enllaços químics.
Què falla en el model mecànic i quàntic de l'àtom?
-
No tenen en compte els efectes relativistes dels electrons ràpids.
-
El model tampoc no té en compte l'espín electrònic.
-
Finalment, aquest model no pot explicar per quina raó un electró en un estat quàntic excitat pot decaure cap a un altre nivell energètic inferior si n'hi ha algun de lliure.
