Modelul Bohr explicat

Modelul Bohr are un atom format dintr-un nucleu mic, încărcat pozitiv, orbitat de electroni încărcați negativ. Iată o privire mai atentă asupra modelului Bohr, care se numește uneori Modelul Rutherford-Bohr.

Prezentare generală a modelului Bohr

Niels Bohr a propus modelul Bohr al atomului în 1915. Deoarece modelul Bohr este o modificare a modelului Rutherford anterior, unii oameni numesc Modelul lui Bohr modelul Rutherford-Bohr. Modelul modern al atomului se bazează pe mecanica cuantică. Modelul Bohr conține unele erori, dar este important, deoarece descrie cele mai multe dintre caracteristicile acceptate ale teoriei atomice, fără toate matematica la nivel înalt a versiunii moderne. Spre deosebire de modelele anterioare, modelul Bohr explică formula Rydberg pentru liniile de emisie spectrale ale hidrogenului atomic.

Modelul Bohr este un model planetar în care electronii încărcați negativ orbitează un nucleu mic, încărcat pozitiv, similar cu planetele care orbitează Soarele (cu excepția faptului că orbitele nu sunt plane). Forța gravitațională a sistemului solar este similară matematic cu forța Coulomb (electrică) dintre nucleul încărcat pozitiv și electronii încărcați negativ.

Punctele principale ale modelului Bohr

Electronii orbitează nucleul pe orbitele care au o dimensiune și o energie setate.
Energia orbitei este legată de mărimea acesteia. Cea mai mică energie se găsește pe cea mai mică orbită.
Radiația este absorbită sau emisă atunci când un electron se deplasează de pe o orbită în alta.

Modelul Bohr de hidrogen

Cel mai simplu exemplu al modelului Bohr este pentru atomul de hidrogen (Z = 1) sau pentru un ion de tip hidrogen (Z> 1), în care un electron încărcat negativ orbitează un nucleu mic încărcat pozitiv. Energia electromagnetică va fi absorbită sau emisă dacă un electron se deplasează dintr-o orbită în alta. Doar anumite orbite electronice sunt permise. Raza orbitelor posibile crește cu n², unde n este numărul cuantic principal. Tranziția 3 → 2 produce prima linie a seriei Balmer. Pentru hidrogen (Z = 1) aceasta produce un foton având lungimea de undă 656 nm (lumină roșie).

Modelul Bohr pentru atomii mai grei

Atomii mai grei conțin mai mulți protoni în nucleu decât atomul de hidrogen. Au fost necesari mai mulți electroni pentru a anula încărcarea pozitivă a tuturor acestor protoni. Bohr credea că fiecare orbită de electroni poate deține doar un număr stabilit de electroni. Odată ce nivelul era complet, electroni suplimentari vor fi ridicați până la nivelul următor. Astfel, modelul Bohr pentru atomi mai grei a descris cochilii de electroni. Modelul a explicat unele dintre proprietățile atomice ale atomilor mai grei, care nu au mai fost reproduse niciodată. De exemplu, modelul de coajă a explicat de ce atomii s-au micșorat într-o perioadă (rând) a tabelului periodic, chiar dacă aveau mai mulți protoni și electroni. De asemenea, a explicat de ce gazele nobile au fost inerte și de ce atomii din partea stângă a tabelului periodic atrag electroni, în timp ce cei din partea dreaptă îi pierd. Cu toate acestea, modelul presupunea că electronii din cochilii nu au interacționat între ei și nu au putut explica de ce electronii păreau să stiveze în mod neregulat.

Probleme cu modelul Bohr

Încălcă principiul incertitudinii Heisenberg, deoarece consideră electronii să aibă atât o rază cât și o orbită cunoscută.
Modelul Bohr oferă o valoare incorectă pentru momentul unghiular orbital al stării solului.
Face predicții slabe cu privire la spectrele de atomi mai mari.
Nu prezice intensitățile relative ale liniilor spectrale.
Modelul Bohr nu explică structura fină și hiperfină în liniile spectrale.
Nu explică efectul Zeeman.

Rafinări și îmbunătățiri ale modelului Bohr

Cel mai proeminent rafinament al modelului Bohr a fost modelul Sommerfeld, care uneori se numește modelul Bohr-Sommerfeld. În acest model, electronii călătoresc pe orbitele eliptice în jurul nucleului și nu pe orbitele circulare. Modelul Sommerfeld a explicat mai bine efectele spectrale atomice, cum ar fi efectul Stark în divizarea liniei spectrale. Cu toate acestea, modelul nu a putut accepta numărul cuantic magnetic.

În cele din urmă, modelul Bohr și modelele bazate pe el au fost înlocuite modelul lui Wolfgang Pauli bazat pe mecanica cuantică în 1925. Acest model a fost îmbunătățit pentru a produce modelul modern, introdus de Erwin Schrodinger în 1926. Astăzi, comportamentul atomului de hidrogen este explicat folosind mecanica undelor pentru a descrie orbitale atomice.

surse

Lakhtakia, Akhlesh; Salpeter, Edwin E. (1996). "Modele și modelatori de hidrogen". American Journal of Physics. 65 (9): 933. Cod bibric: 1997AmJPh ... 65 ... 933L. doi: 10.1119 / 1.18691
Linus Carl Pauling (1970). "Capitolul 5-1". Chimie generală (Ediția a 3-a). San Francisco: W.H. Freeman & Co. ISBN 0-486-65622-5.
Niels Bohr (1913). „Cu privire la Constituția atomilor și moleculelor, partea I” (PDF). Revista filosofică. 26 (151): 1-24. doi: 10.1080 / 14786441308634955
Niels Bohr (1914). "Spectrele de heliu și hidrogen". Natură. 92 (2295): 231-232. doi: 10.1038 / 092231d0

Ştiinţă