Научные модели являются объектами или концепциями, созданными для объяснения явлений, которые технически не поддаются наблюдению.
Даже на более высоких уровнях химии модели очень полезны и часто создаются для оценки химических свойств. Пример ниже иллюстрирует использование моделей для оценки известного количества.
Предположим, мы хотим моделировать бензол,
Истинное значение
МОДЕЛЬ 1: ЧАСТИЦА НА КОЛЬЦЕ
Частица на кольце Модель полезна для описания
энергетические уровни являются:
#E_k = (ℏ ^ 2k ^ 2) / (2I) # ,# "" k = 0, pm1, pm2,.,, # где:
#I = m_eR ^ 2 # момент инерции для частицы в виде точечной массы постоянного радиального расстояния#Р# от# O # .#k = sqrt ((2IE) / ℏ ^ 2) # является квантовым числом для этой системы.# ℏ = (6.626 xx 10 ^ (- 34) "J" cdot "s") / (2pi) # является уменьшенной постоянной Планка.#m_e = 9.109 xx 10 ^ (- 31) "кг" # это масса, если электрон является частицей.#c = 2.998 xx 10 ^ 8 "м / с" # , скорость света, понадобится.
Самый сильный электронный переход соответствует
Если мы используем эти знания, мы можем оценить длина волны наблюдается для сильнейшего электронного перехода. Экспериментально известно, что
Энергетический разрыв составляет:
#DeltaE_ (1-> 2) = ℏ ^ 2 / (2I) (2 ^ 2 - 1 ^ 2) #
Из отношения, которое
#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 см_eR ^ 2) / (3 часа) #
# = (8pi ^ 2 cdot 2.998 xx 10 ^ 8 "м / с" cdot 9.109 xx 10 ^ (- 31) "кг" cdot (1,40 xx 10 ^ (- 10) "м") ^ 2) / (3 (6.626 xx 10 ^ (- 34) "J" cdot "s")) #
# = 2.13 xx 10 ^ (- 7) "m" #
#=# #color (blue) ("213 nm") #
МОДЕЛЬ 2: ЧАСТИЦА В КОРОБКЕ
Частица в коробке Модель также может быть использована для той же цели. Мы можем ограничить бензол в
В двух измерениях энергетические уровни:
#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,.,, #
Первые несколько:
который точно соответствует уровню энергии в бензоле, если мы назовем
#DeltaE_ (12 -> 13) = (h ^ 2) / (8m_e) (отмена (1 ^ 2 / L_x ^ 2) + 3 ^ 2 / L_y ^ 2) - (отмена (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) "кг") ((3 ^ 2 - 2 ^ 2) / (2.80 хх 10 ^ (- 10) "м") ^ 2) #
# = 3.84 xx 10 ^ (- 18) "J" #
Итак, длина волны оценивается как:
#color (blue) (lambda) = (hc) / (DeltaE_ (12-> 13)) = (6.626 xx 10 ^ (- 34) "J" cdot "s" cdot 2.998 xx 10 ^ 8 "м / с") / (3,84 xx 10 ^ (- 18) "J") #
# = 5.17 xx 10 ^ (- 8) "m" #
#=# # color (blue) "51,7 нм" #
Как оказалось, частица в кольце является более эффективной моделью для бензола.
Что такое обратные вариационные модели? + Пример
См. объяснение ниже; Модели с обратным изменением, это термин, используемый в уравнении обратного изменения, например; x изменяется обратно пропорционально y x prop 1 / y x = k / y, где k постоянно, это означает, что при увеличении значения y значение x будет уменьшаться, поскольку оно обратно пропорционально. Для получения дополнительной информации о модели обратного варианта эта ссылка на видео поможет вам; Модель обратной вариации
В чем преимущество логарифмической модели? + Пример
Есть два основных преимущества: линеаризация и простота вычисления / сравнения, первое из которых связано со вторым. Легче объяснить это простота вычисления / сравнения. Логарифмическая система, которую я думаю, что это просто объяснить - это модель pH, которую большинство людей хотя бы смутно понимают, вы видите, что p в pH - это фактически математический код для «минус log», так что pH на самом деле -log [H ] И это полезно, потому что в воде Н или концентрация свободных протонов (чем больше вокруг, тем более кислый) обычно колеблется между 1 М и 10 ^ -14 М, где М - сокращение от моль / л, соответствующее единиц
Почему научные модели полезны? + Пример
Чтобы помочь понять и предсказать, как все работает. Все естествознание основано на моделях. Модели предложены и проверены наблюдениями. Если наблюдения, кажется, подтверждают, что модель является точной, тогда модель может использоваться, чтобы делать прогнозы, указывающие в направлении большего использования. Например, модели гидродинамики могут использоваться, чтобы помочь предсказать, как погодные системы будут двигаться и развиваться. Модели химических реакций могут быть использованы для прогнозирования результатов использования различных реагентов и т. Д. Модели движения масс под действием силы тяжести позволяют нам