W 1926 r. naukowiec Werner Heisenberg (1901-1976) stwierdził, że: nie jest możliwe jednoczesne określenie z dużą dokładnością prędkości i położenia elektronu danego atomu. W rzeczywistości możliwe jest określenie pozycji lub prędkości elektronu w izolacji, ale wraz ze wzrostem precyzji określania jednego, precyzja określania drugiego jest tracona. To znaczy że im dokładniejszy pomiar położenia elektronu w atomie, tym mniej dokładne określenie jego prędkości ruchu i odwrotnie.
Łatwo określić położenie i prędkość dużego obiektu, takiego jak samochód; elektron jest jednak mikroskopijny i dlatego określenie jego prędkości i położenia nie jest możliwe, ponieważ same przyrządy pomiarowe zmieniłyby te określenia.
Przyjęto więc, że zamiast wyznaczania tylko określonej orbity dla elektronu, bardziej stosowne i poprawne jest przyznanie, że istnieją regiony możliwe dla tego elektronu. Te regiony, w których prawdopodobieństwo znalezienia elektronu w atomie jest maksymalne, zostali wezwani orbitale.
Naukowiec Erwin Schrödinger wykonał obliczenia w celu określenia tego regionu i wymyślił równanie, które dotyczy następujące wielkości elektronu: masa, energia, ładunek i natura korpuskularna, czyli jego natura jako cząstka*.
Teraz nie przestawaj... Po reklamie jest więcej ;)
Dzięki wynikom tego równania możliwe było zidentyfikowanie elektronów przez ich zawartość energetyczna, przez jego cztery liczby kwantowe (liczbowe rozwiązania równania). Te liczby kwantowe to: główny, wtórny lub azymutalny, magnetyczny i spinowy.
Dzięki tym liczbom wiemy teraz, że elektrony są ułożone wokół jądra atomowego (jak pokazano na poniższym rysunku) i że każdy elektron ma swoje odpowiednie liczby kwantowe; nie ma możliwości, aby dwa elektrony w tym samym atomie miały te same liczby kwantowe.
* Według francuskiego fizyka Louisa De Broglie elektron ma podwójną charakterystykę, to znaczy zachowuje się jak fala cząsteczkowa. Każdy elektron jest również powiązany z falą. Dlatego w zależności od prowadzonych badań elektron jest uważany za cząstkę lub falę. W tym przypadku powiązana była jego natura jako cząstki.
Jennifer Fogaça
Absolwent chemii
Czy chciałbyś odnieść się do tego tekstu w pracy szkolnej lub naukowej? Popatrz:
FOGAÇA, Jennifer Rocha Vargas. „Zasada niepewności Heisenberga”; Brazylia Szkoła. Dostępne w: https://brasilescola.uol.com.br/quimica/o-principio-incerteza-heisenberg.htm. Dostęp 28 czerwca 2021 r.
