Chemie – 7 wichtige Ereignisse, die zur Entdeckung der Quantenmechanik führten

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Die Quantenmechanik ist eine rein mathematische Beschreibung des Atoms und der subatomaren Teilchen. Das bedeutet aber nicht, dass Sie ein Kernphysiker sein müssen, um zu verstehen, wie das Atom angeordnet ist oder wie wichtig es ist. Sie können eine Wertschätzung und ein grundlegendes Verständnis des Quantenatoms entwickeln, indem Sie die wichtigsten Ereignisse kennenlernen, die zur Entdeckung des Quantenatoms geführt haben.

# 1 Entdeckung des Elektrons

Im Jahr 1898 J.J. Thomson bewies die Existenz des Elektrons und veränderte unsere Wahrnehmung der Materie für immer. Obwohl andere (George Stoney) vorausgesagt hatten, dass es Partikel gibt, die kleiner als das Atom sind, konnten sie dies nicht beweisen. J.J. Thomson bewies nicht nur die Existenz eines subatomaren Teilchens; er schlug ein neues Atommodell vor, das "Plum Pudding Model".

# 2 Entdeckung des Kerns und des Protons

Die Entdeckung des Elektrons führte andere dazu, Ideen zu testen, dass es andere subatomare Teilchen geben könnte. Eine solche Person, ein ehemaliger Schüler von J.J. Thomson war Ernest Rutherford. Rutherford beauftragte zwei Assistenten, Hans Geiger und Ernest Marsden, mit der Durchführung des mittlerweile berühmten "Goldfolienexperiments". Das Ergebnis dieses Experiments führte Rutherford zu dem Schluss, dass das Atom größtenteils ein Raum sein muss, wobei sich der Großteil seiner Masse in einem sehr kleinen, dichten, zentral gelegenen Bereich des Atoms befindet. Rutherford nannte diese dichte, positiv geladene Region. Der Kern stellte später fest, dass die positive Ladung auf ein anderes subatomares Teilchen zurückzuführen war, das er Proton nannte.

# 3 Die Elemente & # 39; Spektren

Eine frühere Entdeckung von Robert Bunsen und Gustav Kirchhoff, die für die Entwicklung der Quantentheorie sehr wichtig war, war die Entdeckung von Elementarspektren. Es wurde festgestellt, dass jedes Element ein eigenes Emissionsspektrum aufweist, das als Fingerabdruck zur Identifizierung des Elements verwendet werden kann. Später würde die Quantentheorie die Erklärung für die Spektrallinien liefern.

# 4 Die Quantentheorie

Max Planck entwickelte aus der Beobachtung der Schwarzkörperstrahlung eine Idee, die ursprünglich auf der Annahme beruhte, dass elektromagnetische Energie nur in quantisierten Mengen emittiert werden könne. Mit anderen Worten, die Energie konnte nur in ganzen Planck-Paketen verwendet werden, die Quanten genannt werden. Diese Idee wurde als "Plancks Postulat" bekannt und brachte schließlich die Quantenmechanik hervor.

# 5 Der photoelektrische Effekt

1905 veröffentlichte Albert Einstein vier wissenschaftliche Arbeiten, die zu seinen größten Werken wurden. Eine dieser Arbeiten war seine Erklärung des photoelektrischen Effekts. Der photoelektrische Effekt ist ein Phänomen, das beobachtet wird, wenn Elektronen von Materie emittiert werden, die Lichtstrahlen mit kurzen Wellenlängen ausgesetzt sind. In seiner Erklärung schlug Einstein vor, dass Licht eher diskrete Quanten (Photonen) als kontinuierliche Wellen enthält und die Energie in diesen Quanten dazu führt, dass sich Licht eher wie ein Teilchen verhält und somit die Elektronen bewegt.

Der wahrscheinlich wichtigste Teil dieser Entdeckung war Einsteins Verwendung der Planckschen Konstante und der Planckschen Gleichung in seiner Erklärung des photoelektrischen Effekts. Diese Aktion allein trug dazu bei, die Quantentheorie auf die Quantenmechanik auszudehnen.

# 6 Materiewellen

Eine der wahrscheinlich erstaunlichsten wissenschaftlichen Entdeckungen war die De-Broglie-Hypothese. Zunächst als Teil der Doktorarbeit von Louis de Broglie vorgeschlagen, heißt es, dass Elektronen Welleneigenschaften haben sollten, wenn Lichtwellen Eigenschaften besitzen könnten. De Broglie hatte keinerlei empirische Beweise, um seine Idee zu stützen, sondern stützte seine Hypothese auf die Gleichungen, die Einstein und Planck bei ihren Entdeckungen verwendeten.

Materiewellen waren eine so radikale Idee, dass Broglies Berater auf Einsteins These zurückgingen, die sie hoch lobte und der Welle-Teilchen-Dualität zustimmte. So wurde de Broglie promoviert und eine neue Form der Physik erweitert.

# 7 Das Unsicherheitsprinzip

Eines der umstrittensten Themen in den Anfangsjahren der Quantenphysik war das Heisenbergsche Unsicherheitsprinzip, das besagte, dass man die Position und den Impuls eines Teilchens nicht gleichzeitig mit Sicherheit oder Präzision kennen kann.

Einstein, de Broglie und Planck würden die Idee nicht akzeptieren, dass es unmöglich sei, alles über ein Phänomen zu wissen. Sie glaubten, dass es eine Gleichung gab, die alles zusammenhalten konnte. Aber keiner von ihnen konnte es produzieren. Heisenberg, Born und Bohr konnten jedoch ihre Position in der sogenannten Kopenhagener Interpretation der Quantenphysik weiter ausbauen.

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