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Le modèle atomique de Schrödinger, le modèle de mécanique quantique de l'atome

Le modèle atomique de Schrödinger, le modèle de mécanique quantique de l'atome

Le modèle atomique de Schrödinger a été développé en 1926. C'est le modèle de mécanique quantique de l'atome qui est parti de l'équation de Schrödiger. En 1926, Erwin Schrödinger développa cette équation pour déterminer la probabilité de trouver un électron à un certain point d'un atome.

Jusqu'à cette époque, les électrons étaient uniquement considérés comme tournant sur des orbites circulaires autour du noyau atomique selon le modèle atomique de Bohr. Schrödinger a affirmé que les électrons pouvaient également tourner sur des orbites elliptiques plus complexes et calculer des effets relativistes.

Les solutions de l'équation d'onde de Schrödinger sont également appelées fonctions d'onde. La fonction d'onde ne donne que la probabilité de trouver un électron en un point donné autour du noyau.

Quelles sont les limites du modèle atomique de Bohr ?

Jusqu'en 1932, on croyait que l'atome était composé d'un noyau chargé positivement entouré d'électrons chargés négativement.

Le modèle de Bohr fonctionnait pour l'atome d'hydrogène. Cependant, lorsque le modèle a été appliqué à d'autres atomes, il a été observé que les électrons du même niveau d'énergie variaient légèrement.

Cette variation n'a pas pu être expliquée dans le modèle de Niels Bohr et a donc nécessité quelques corrections. La proposition était qu'au sein du même niveau d'énergie, il y avait des sous-niveaux. La manière concrète dont ces sous-niveaux sont apparus naturellement était en incorporant des orbites elliptiques et des corrections relativistes.

En 1932, James Chadwick bombarda des atomes de béryllium avec des particules alpha. Un rayonnement inconnu a été émis. Cette particule était le neutron et sa découverte a rapproché les scientifiques d'un modèle plus approprié de l'atome.

Quelles sont les différences entre les modèles atomiques de Schrödinger et de Bohr ?

Le modèle atomique de Bohr a établi un chemin exact pour chaque électron dans l'atome. Cependant, le modèle de mécanique quantique ne prédit que les probabilités de la position de l'électron.

Pour résoudre l'équation de Schrödinger, il est nécessaire de quantifier les énergies des électrons. D'autre part, dans le modèle de Bohr, ces nombres quantiques étaient supposés sans base mathématique.

Caractéristiques du modèle

Le modèle atomique de Schrödinger concevait à l'origine les électrons comme des ondes de matière. Ainsi l'équation de Schrödinger décrit l'évolution dans le temps et dans l'espace de ladite onde matérielle.

Plus tard, Max Born a proposé une interprétation probabiliste de la fonction d'onde des électrons. Cependant, cette interprétation était un modèle probabiliste qui permettait de faire des prédictions empiriques, mais dans lequel la position et la quantité de mouvement ne peuvent pas être connues simultanément, en raison du principe d'incertitude .

Ce modèle atomique de Schrödinger peut être représenté comme un nuage d'électrons entourant le noyau de l'atome. Aux endroits où ce nuage est le plus dense, la probabilité de trouver l'électron est plus grande. Par conséquent, ce modèle a introduit le concept de sous-niveaux d'énergie.

Que prédit le modèle atomique de Schrödinger ?

Le modèle atomique de Schrödinger prédit :

  • Les raies d'émission spectrale des atomes neutres et ionisés.

  • La modification des niveaux d'énergie lorsqu'il y a un champ magnétique ou électrique.

  • De plus, avec certaines modifications semi-heuristiques, le modèle explique la liaison chimique et la stabilité des molécules.

Quel est le problème avec le modèle de mécanique quantique de l'atome ?

Le modèle de Schrödinger est incomplet sur les points suivants :

  • Il ne prend pas en compte le spin électronique.

  • Le modèle ignore les effets relativistes des électrons rapides.

  • Le modèle de Schrödinger n'explique pas pourquoi un électron dans un état quantique excité se désintègre à un niveau inférieur s'il y en a un libre.

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Date de publication : 18 août 2021
Dernier examen : 18 août 2021