A Bohr-karakterisztikák atommodellje, postulátumok, korlátozások

az Bohr atomi modellje a dán fizikus Neils Bohr (1885-1962) által javasolt atom ábrázolása. A modell azt állítja, hogy az elektron a pályákon az atommag körül rögzített távolságban mozog, és egységes körkörös mozgást ír le. Az orbiták - vagy az energiaszintek - ahogy nevezték - különböző energiával rendelkeznek.

Minden alkalommal, amikor az elektron a pályán kering, az energiát fix mennyiségben bocsát ki, vagy úgynevezett "kvantum". Bohr elmagyarázta a hidrogénatom által kibocsátott (vagy abszorbeált) fény spektrumát. Amikor egy elektron egy pályáról a másik felé mozog a mag felé, energia és fényveszteség keletkezik, hullámhossz és energia jellemzőkkel.

Bohr megszámlálta az elektron energiaszintjét, figyelembe véve, hogy minél közelebb van az elektron a maghoz, annál alacsonyabb az energiaállapota. Így minél távolabb van az elektron az atommagtól, annál magasabb lesz az energiaszint száma, ezért az energiaállapot magasabb lesz.

index

• 1 Főbb jellemzők
  • 1.1 Az idő más modelljein és elméletein alapul
  • 1.2 Kísérleti bizonyítékok
  • 1.3 Az elektronok energiaszinteken léteznek
  • 1.4 Energia nélkül nincs az elektron mozgása
  • 1.5 Elektronok száma az egyes rétegekben
  • 1.6 Az elektronok körkörös pályákban forognak az energia sugárzása nélkül
  • 1.7 Engedélyezett pályák
  • 1.8 Az ugrásokban kibocsátott vagy elnyelt energia
• 2 A Bohr atomi modell posztulátumai
  • 2.1 Első posztulátum
  • 2.2 A második posztulátum
  • 2.3 Harmadik posztulátum
• 3 A hidrogénatomok energiaszintjének diagramja
• 4 A Bohr modell 3 fő korlátozása
• 5 Érdekes cikkek
• 6 Referenciák

Fő jellemzők

A Bohr modell jellemzői azért fontosak, mert meghatározzák a teljesebb atomi modell kialakításának útját. A főbbek a következők:

Az idő más modelljein és elméletein alapul

Bohr modellje az első volt, amely a Rutherford atomi modellje által támogatott kvantumelméletet és Albert Einstein fotóelektromos hatásának ötleteit tartalmazza. Valójában Einstein és Bohr barátok voltak.

Kísérleti bizonyítékok

E modell szerint az atomok csak akkor sugárzanak, vagy sugárzanak sugárzást, ha az elektronok az engedélyezett pályák között ugrik. A német fizikusok, James Franck és Gustav Hertz 1914-ben kísérleti bizonyítékot kaptak ezekről az állapotokról.

Az elektronok energiaszinteken léteznek

Az elektronok körülveszik a magot, és bizonyos energiaszinteken léteznek, amelyek diszkrétek és kvantumszámokban vannak leírva.

Ezeknek a szinteknek az energiaértéke n szám függvényében létezik, melyet a fő kvantumszámnak nevezünk, amely a későbbiekben részletezett egyenletekkel kiszámítható..

Energia nélkül nincs az elektron mozgása

A fenti ábrán egy olyan elektron látható, amely kvantumugrást eredményez.

E modell szerint az energia nélkül az elektron nem mozog egyik szintről a másikra, ugyanúgy, mint energia nélkül, nem lehet felemelni egy leesett vagy két mágnest különálló tárgyat..

Bohr javasolta a kvantumot, mint az elektron által szükséges energiát, hogy az egyik szintről a másikra kerüljön. Azt is kijelentette, hogy az elektron által elfoglalt legalacsonyabb energiaszintet „alapállapotnak” nevezik. A "gerjesztett állapot" egy instabilabb állapot, ami egy elektron nagyobb energiapályára való áthaladásából ered.. 

Az elektronok száma az egyes rétegekben

Az egyes rétegekbe illeszkedő elektronokat 2n-vel számítjuk ki² 

A kémiai elemek, amelyek a periodikus táblázat részét képezik és ugyanabban az oszlopban vannak, ugyanazok az elektronok az utolsó rétegben. Az első négy rétegben a villamosok száma 2, 8, 18 és 32 lesz.

Az elektronok körkörös pályákban forognak az energia sugárzása nélkül

Bohr első posztulata szerint az elektronok körkörös keringéseket írnak le az atom magja körül az energia sugárzása nélkül..

A pályák megengedettek

Bohr második posztulata szerint az elektronok egyetlen megengedett pályája azok, amelyekre az elektron szögsebessége L a Planck konstans egész számát jelenti. Matematikailag ez így van kifejezve:

Az ugrásokban kibocsátott vagy elnyelt energia

A harmadik posztulátum szerint az elektronok az orbitból a másikba ugrik az energiát. A pálya ugrásakor egy fotont bocsát ki, vagy felszívódik, amelynek energiáját matematikailag ábrázolják:

A Bohr atomi modell posztulátumai

Bohr folytonosságot adott az atom bolygómodelljéhez, amely szerint az elektronok egy pozitívan töltött mag körül forogtak, valamint a Nap körül a bolygók körül..

Ez a modell azonban kihívást jelent a klasszikus fizika egyik posztulátumára. Ennek megfelelően az elektromos töltéssel rendelkező részecskék (mint az elektron), amely körkörös úton halad, az elektromágneses sugárzás kibocsátásával folyamatosan energiát veszít. Amikor elveszíti az energiát, az elektronnak spirálnak kell lennie, amíg a magba nem esik.

Bohr ezután azt feltételezte, hogy a klasszikus fizika törvényei nem voltak a legmegfelelőbbek az atomokban megfigyelt stabilitás leírására, és a következő három posztulátumot mutatta be:

Első posztulátum

A keringő keringő körben, az energia sugárzása nélkül, az elektron körül forog. Ezeken a pályákon az orbitális szögmozgás állandó.

Egy atom elektronja számára csak bizonyos sugárok orbitái megengedettek, amelyek bizonyos meghatározott energiaszinteknek felelnek meg.

A második posztulátum

Nem minden pálya lehetséges. De ha az elektron egy olyan pályán van, amely megengedett, akkor az egy meghatározott és állandó energiaállapotban van, és nem bocsát ki energiát (helyhez kötött energiapálya).

Például a hidrogénatomban az elektron megengedett energiáit a következő egyenlet adja meg:

A fenti egyenletből előállított hidrogénatom elektron energiái negatívak minden n értéknél. Ahogy n növekszik, az energia kevésbé negatív, ezért növekszik.

Ha n elég nagy, például n = ∞ - az energia nulla, és azt jelenti, hogy az elektron felszabadult és az ionizált atom. Ez a nulla energia állapota nagyobb energiát foglal magában, mint a negatív energiájú államok.

Harmadik posztulátum

Az elektron egy helyhez kötött energia pályáról egy másikra válthat, ha energiát bocsát ki vagy abszorbeál.

A kibocsátott vagy felszívódó energia egyenlő lesz a két állam közötti energiakülönbséggel. Ez az energia E foton formájában van, és a következő egyenlet adja:

E = h ν

Ebben az egyenletben E az energia (abszorbeált vagy kibocsátott), h a Planck konstans (értéke 6,63 x 10)^-34 joule-másodperc [J-s]) és ν a fény frekvenciája, amelynek egysége 1 / s.

A hidrogénatomok energiaszintjének diagramja

A Bohr modell képes volt kielégítően megmagyarázni a hidrogénatom spektrumát. Például a látható fény hullámhossztartományában a hidrogénatom emissziós spektruma a következő:

Lássuk, hogyan lehet kiszámítani a megfigyelt fénysávok néhány gyakoriságát; például a piros szín.

Az első egyenlet használatával és n helyettesítésével 2-re és 3-ra kapjuk az ábrán látható eredményeket.

Ez az:

N = 2, E₂ = -5,45 x 10^-19 J

N = 3, E₃ = -2,42 x 10^-19 J

Ezután lehetséges a két szint energia különbségének kiszámítása:

ΔE = E₃ - E₂ = (-2,42 - (- 5,45)) x 10 ^{- 19} = 3,43 x 10 ^{- 19} J

A harmadik posztulátumban leírt egyenlet szerint ΔE = h ν. Ezután kiszámíthatja a ν (fényfrekvencia):

ν = ΔE / h

Ez az:

ν = 3,43 x 10^-19 J / 6,63 x 10^-34 J-s

ν = 4,56 x 10¹⁴ s^-1 vagy 4,56 x 10¹⁴ Hz

Λ = c / ν, és a fénysebesség c = 3 x 10 ⁸ m / s, a hullámhosszt a következőképpen adjuk meg:

λ = 6,565 x 10 ^{- 7} m (656,5 nm)

Ez a hidrogénvonalak spektrumában megfigyelt vörös sáv hullámhossz-értéke.

A Bohr modell 3 fő korlátozása

1- Ez a hidrogénatom spektrumához alkalmazkodik, de nem más atomok spektrumához.

2- Az elektron hullámzó tulajdonságai nem ábrázolódnak a leírásban, mint egy kis részecske, amely az atommag körül forog..

3- Bohr nem magyarázza meg, miért nem vonatkozik a klasszikus elektromágnesesség az ő modelljére. Azaz, miért nem bocsátják ki az elektronok elektromágneses sugárzást, ha egy álló pályán vannak.

Érdekes cikkek

Schrödinger atomi modellje.

Broglie atommodellje.

Chadwick atommodellje.

Heisenberg atomi modellje.

Perrin atomi modellje.

Thomson atomi modellje.

Dalton atomi modellje.

Dirac Jordan atomi modellje.

A demokrata atommodellje.

referenciák

1. Brown, T. L. (2008). Kémia: a központi tudomány. Felső Saddle River, NJ: Pearson Prentice Hall
2. Eisberg, R., és Resnick, R. (2009). Atomok, molekulák, szilárd anyagok, magok és részecskék kvantumfizikája. New York: Wiley
3. Bohr-Sommerfeld atomi modellje. Lap forrása: fisquiweb.es
4. Joesten, M. (1991). A kémia világa Philadelphia, Pa.: Saunders College Publishing, 76-78.
5. Modèle de Bohr de l'atome d'hydrogène. A fr.khanacademy.org-ból származik
6. Izlar, K. Retrospective sur l'atome: a Bohr egy század század. A lap eredeti címe: home.cern