Mô hình khoa học là những đối tượng hoặc khái niệm được xây dựng để giải thích các hiện tượng có thể không quan sát được về mặt kỹ thuật.
Ngay cả ở mức độ hóa học cao hơn, các mô hình rất hữu ích và thường được xây dựng để ước tính các tính chất hóa học. Một ví dụ dưới đây minh họa việc sử dụng các mô hình để ước tính số lượng đã biết.
Giả sử chúng ta muốn mô hình benzen,
Giá trị thực là
MÔ HÌNH 1: PHẦN THAM GIA
Các Hạt trên một chiếc nhẫn mô hình rất hữu ích để mô tả
Các mức năng lượng là:
#E_k = (ℏ ^ 2k ^ 2) / (2I) # ,# "" K = 0, pm1, pm2,… # Ở đâu:
#I = m_eR ^ 2 # là mômen quán tính của hạt khi khối lượng điểm có khoảng cách xuyên tâm không đổi# R # tránh xa# O # .#k = sqrt ((2IE) / ℏ ^ 2) # là số lượng tử cho hệ thống này.# ℏ = (6.626 xx 10 ^ (- 34) "J" cdot "s") / (2pi) # là hằng số Planck giảm.#m_e = 9,109 xx 10 ^ (- 31) "kg" # là khối lượng nếu một electron là hạt.#c = 2.998 xx 10 ^ 8 "m / s" # , tốc độ của ánh sáng, sẽ là cần thiết.
Sự chuyển đổi điện tử mạnh nhất tương ứng với
Nếu chúng ta sử dụng kiến thức này, chúng ta có thể ước tính bước sóng quan sát cho sự chuyển đổi điện tử mạnh nhất. Nó được biết đến bằng thực nghiệm rằng
Khoảng cách năng lượng là:
#DeltaE_ (1-> 2) = ℏ ^ 2 / (2I) (2 ^ 2 - 1 ^ 2) #
Từ mối quan hệ đó
#color (màu xanh) (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) "kg" cdot (1.40 xx 10 ^ (- 10) "m") ^ 2) / (3 (6,626 xx 10 ^ (- 34) "J" cdot "s")) #
# = 2,13 xx 10 ^ (- 7) "m" #
#=# #color (màu xanh) ("213 nm") #
MÔ HÌNH 2: THAM GIA TRONG HỘP
Các Hạt trong hộp mô hình cũng có thể được sử dụng cho cùng một mục đích. Chúng ta có thể giới hạn benzen thành một
Trong hai chiều, các mức năng lượng là:
#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,… #
Một số đầu tiên là:
phù hợp với cách chính xác mức năng lượng trong benzen, nếu chúng ta gọi
#DeltaE_ (12 -> 13) = (h ^ 2) / (8m_e) (hủy (1 ^ 2 / L_x ^ 2) + 3 ^ 2 / L_y ^ 2) - (hủy (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" #
Và do đó, bước sóng liên quan được ước tính là:
#color (màu xanh) (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 (màu xanh) "51,7nm" #
Vì vậy, hóa ra, hạt trên vòng có hiệu quả hơn của mô hình cho benzen.