Modelli scientifici sono oggetti o concetti costruiti per spiegare fenomeni che potrebbero non essere tecnicamente osservabili.
Anche nei più alti livelli di chimica, i modelli sono molto utili e sono spesso costruiti per stimare le proprietà chimiche. Un esempio sotto illustra l'uso di modelli per stimare una quantità nota.
Supponiamo di voler modellare benzene,
Il vero valore è
MODELLO 1: PARTICELLA SU UN ANELLO
Il Particella su un anello il modello è utile per descrivere il
Il livelli di energia siamo:
#E_k = (ℏ ^ 2k ^ 2) / (2I) # ,# "" k = 0, pm1, pm2,… # dove:
#I = m_eR ^ 2 # è il momento di inerzia della particella come una massa puntiforme una distanza radiale costante# R # lontano da# O # .#k = sqrt ((2IE) / ℏ ^ 2) # è il numero quantico per questo sistema.# ℏ = (6.626 xx 10 ^ (- 34) "J" cdot "s") / (2pi) # è la costante di Planck ridotta.#m_e = 9,109 xx 10 ^ (- 31) "kg" # è la massa se un elettrone è la particella.# c = 2.998 xx 10 ^ 8 "m / s" # , sarà necessaria la velocità della luce.
La transizione elettronica più forte corrisponde a
Se usiamo questa conoscenza, possiamo stimare il lunghezza d'onda osservato per la più forte transizione elettronica. È conosciuto sperimentalmente quello
Il divario energetico è:
#DeltaE_ (1-> 2) = ℏ ^ 2 / (2I) (2 ^ 2 - 1 ^ 2) #
Dalla relazione che
#color (blue) (lambda) = (hc) / (DeltaE) ~~ (hc) / (DeltaE_k) = (hc cdot 2m_eR ^ 2) / (ℏ ^ 2 (2 ^ 2 - 1 ^ 2)) #
# = (4pi ^ 2 cdot hc cdot 2m_eR ^ 2) / (3h ^ 2) #
# = (8pi ^ 2 cm_eR ^ 2) / (3h) #
# = (8pi ^ 2 cdot 2.998 xx 10 ^ 8 "m / s" cdot 9.109 xx 10 ^ (- 31) cdot "kg" (1.40 xx 10 ^ (- 10) "m") ^ 2) / (3 (6,626 xx 10 ^ (- 34) "J" cdot "s")) #
# = 2,13 xx 10 ^ (- 7) "m" #
#=# #color (blu) ("213 nm") #
MODELLO 2: PARTICELLA IN UNA SCATOLA
Il Particella in una scatola il modello può anche essere utilizzato per lo stesso scopo. Possiamo confinare il benzene in a
In due dimensioni, i livelli di energia sono:
#E_ (n_xn_y) = (h ^ 2) / (8m_e) n_x ^ 2 / L_x ^ 2 + n_y ^ 2 / L_y ^ 2 # ,#n_x = 1, 2, 3,… #
#n_y = 1, 2, 3,… #
I primi sono:
che corrisponde al modo in cui i livelli di energia sono esattamente nel benzene, se chiamiamo
#DeltaE_ (12 -> 13) = (h ^ 2) / (8m_e) (cancel (1 ^ 2 / L_x ^ 2) + 3 ^ 2 / L_y ^ 2) - (cancel (1 ^ 2 / L_x ^ 2) + 2 ^ 2 / L_y ^ 2) #
# = (h ^ 2) / (8m_e) ((3 ^ 2 - 2 ^ 2) / L_y ^ 2) #
# = (6.626 xx 10 ^ (- 34) "J" cdot "s") ^ 2 / (8cdot9.109 xx 10 ^ (- 31) "kg") ((3 ^ 2 - 2 ^ 2) / (2.80 xx 10 ^ (- 10) "m") ^ 2) #
# = 3,84 xx 10 ^ (- 18) "J" #
E così, la lunghezza d'onda coinvolta è stimata essere:
#color (blu) (lambda) = (hc) / (DeltaE_ (12-> 13)) = (6,626 xx 10 ^ (- 34) "J" cdot "s" cdot 2.998 xx 10 ^ 8 "m / s") / (3,84 xx 10 ^ (- 18) "J") #
# = 5.17 xx 10 ^ (- 8) "m" #
#=# #color (blu) "51,7 nm" #
Quindi, come risulta, la particella su un anello è più efficace di un modello per il benzene.
Quali sono i modelli di variazione inversa? + Esempio
Vedere la spiegazione di seguito; Modelli di variazione inversa, è un termine usato nell'equazione di variazione inversa .. per esempio; x varia inversamente proporzionale a y x prop 1 / y x = k / y, dove k è costante questo significa che, quando il valore y aumenta, il valore x diminuirà, poiché è inversamente proporzionale. Per ulteriori informazioni sul modello di variazione inversa, questo collegamento video ti aiuterà; Modello di variazione inversa
Quali sono i modelli di probabilità orbitali? + Esempio
C'era una volta, potresti aver immaginato che gli elettroni si muovono in un modo in grado di tracciare.In realtà, però, non conosciamo la sua posizione se conosciamo la sua velocità e viceversa (principio di indeterminazione di Heisenberg), quindi conosciamo solo la probabilità di trovarlo a una certa distanza dal centro di un orbitale. Un altro termine per "modello di probabilità orbitale" è la distribuzione della densità radiale dell'orbita. Ad esempio, la seguente è la distribuzione visiva della densità radiale dell'orbitale 1s: ... e il seguente grafic
Perché i modelli scientifici sono utili? + Esempio
Per aiutare a capire e prevedere il modo in cui funzionano le cose. Tutte le scienze naturali si basano su modelli. I modelli sono suggeriti e testati dalle osservazioni. Se le osservazioni sembrano confermare che il modello è accurato, allora il modello può essere usato per fare previsioni che puntano nella direzione di più usi. Ad esempio, i modelli di fluidodinamica possono essere utilizzati per aiutare a prevedere come si evolveranno e si svilupperanno i sistemi meteorologici. I modelli di reazioni chimiche possono essere utilizzati per prevedere i risultati dell'utilizzo di reagenti diversi, ecc. I