Atomski model Bohrovih karakteristika, postulata, ograničenja



Borov atomski model je prikaz atoma koji je predložio danski fizičar Neils Bohr (1885.-1962.). Model navodi da se elektron kreće u orbitama na fiksnoj udaljenosti oko atomske jezgre, opisujući jednoobrazno kružno gibanje. Orbite - ili energetske razine, kako ih je nazvao - imaju različitu energiju.

Svaki put kad elektron promijeni orbitu, on emitira ili apsorbira energiju u fiksnim količinama zvanim "kvanti". Bohr je objasnio spektar svjetlosti koju emitira (ili apsorbira) atom vodika. Kada se elektron kreće iz jedne orbite u drugu prema jezgri, emitira se gubitak energije i svjetlosti, s valnim duljinama i energetskim svojstvima.

Bohr je numerirao energetske razine elektrona, s obzirom da je elektron bliže jezgri, to je njegovo energetsko stanje niže. Na taj način, što je elektron udaljeniji od jezgre, to će biti veći broj energetskih razina i stoga će energetsko stanje biti veće..

indeks

  • 1 Glavne značajke
    • 1.1 Ona se temelji na drugim modelima i teorijama tog vremena
    • 1.2 Eksperimentalni dokazi
    • 1.3 Elektroni postoje u razinama energije
    • 1.4 Bez energije nema kretanja elektrona
    • 1.5 Broj elektrona u svakom sloju
    • 1.6 Elektroni se okreću kružnim orbitama bez zračeće energije
    • 1.7 Dopuštene orbite
    • 1.8 Energija koja se emitira ili apsorbira u skokovima
  • 2 Postulati Bohrovog atomskog modela
    • 2.1 Prvi postulat
    • 2.2 Drugi postulat
    • 2.3 Treći postulat
  • 3 Dijagram energetskih razina za vodikove atome
  • 4 3 glavna ograničenja Bohrova modela
  • 5 članaka
  • 6 Reference

Glavna obilježja

Karakteristike Bohrova modela važne su jer su odredile put prema razvoju potpunijeg atomskog modela. Glavni su:

Temelji se na drugim modelima i teorijama tog vremena

Bohrov model prvi je uključio kvantnu teoriju koju podržava Rutherfordov atomski model i ideje preuzete iz fotoelektričnog učinka Alberta Einsteina. U stvari, Einstein i Bohr su bili prijatelji.

Eksperimentalni dokazi

Prema tom modelu, atomi apsorbiraju ili emitiraju zračenje samo kada elektroni skoče između dozvoljenih orbita. Njemački fizičari James Franck i Gustav Hertz dobili su eksperimentalne dokaze o tim stanjima 1914. godine.

Elektroni postoje u energetskim razinama

Elektroni okružuju jezgru i postoje na određenim energetskim razinama, koje su diskretne i opisane u kvantnim brojevima.

Energetska vrijednost tih razina postoji kao funkcija broja n, koja se naziva glavni kvantni broj, koji se može izračunati pomoću jednadžbi koje će biti detaljnije opisane kasnije..

Bez energije nema kretanja elektrona

Gornja ilustracija pokazuje elektron koji stvara kvantne skokove.

Prema ovom modelu, bez energije nema pomaka elektrona s jedne razine na drugu, kao što bez energije nije moguće podići predmet koji je pao ili odvojiti dva magneta..

Bohr je predložio kvant kao energiju potrebnu elektronu za prelazak s jedne razine na drugu. Također je izjavio da se najniža razina energije koju zauzima elektron naziva "osnovno stanje". "Uzbuđeno stanje" je nestabilnije stanje, koje je posljedica prolaska elektrona u višu energetsku orbitalu. 

Broj elektrona u svakom sloju

Elektroni koji stanu u svaki sloj računaju se s 2n2 

Kemijski elementi koji su dio periodnog sustava i koji se nalaze u istom stupcu imaju iste elektrone u zadnjem sloju. Broj elekrona u prva četiri sloja bio bi 2, 8, 18 i 32.

Elektroni se okreću u kružnim orbitama bez zračeće energije

Prema Borovom Prvom postulatu, elektroni opisuju kružne orbite oko jezgre atoma bez energije zračenja.

Orbite su dopuštene

Prema Bohrovom drugom postulatu, jedine dopuštene orbite elektrona su one za koje je kutni moment L elektrona cijeli broj višekratnik Planckove konstante. Matematički se izražava ovako:

Energija koja se emitira ili apsorbira u skokovima

Prema Trećem postulatu, elektroni bi emitirali ili apsorbirali energiju u skokovima iz jedne orbite u drugu. U skoku orbite emitira se ili apsorbira foton, čija je energija matematički predstavljena:

Postulati Bohrovog atomskog modela

Bohr je dao kontinuitet planetarnom modelu atoma prema kojem se elektroni okreću oko pozitivno nabijene jezgre, kao i planeta oko Sunca..

Međutim, ovaj model izaziva jedan od postulata klasične fizike. Prema tome, čestica s električnim nabojem (poput elektrona) koja se kreće kružnim putem, trebala bi kontinuirano gubiti energiju emisijom elektromagnetskog zračenja. Kada gubi energiju, elektron bi morao slijediti spiralu dok ne padne u jezgru.

Bohr je tada pretpostavio da zakoni klasične fizike nisu najprikladniji za opisivanje stabilnosti uočene u atomima i on je predstavio sljedeća tri postulata:

Prvi postulat

Elektroni se vrte oko jezgre kružnim kružnicama, bez zračeće energije. U ovim orbitama orbitalni moment je konstantan.

Za elektrone atoma dopuštene su samo orbite određenih radijusa, koje odgovaraju određenim definiranim razinama energije.

Drugi postulat

Nisu sve orbite moguće. Ali kada je elektron u orbiti koja je dopuštena, ona je u stanju specifične i konstantne energije i ne emitira energiju (stacionarna energetska orbita).

Primjerice, u atomu vodika dopuštene energije za elektron daju se sljedećom jednadžbom:

Energije elektrona vodikovog atoma generirane iz gornje jednadžbe su negativne za svaku od vrijednosti n. Kako n raste, energija je manje negativna i stoga se povećava.

Kada je n dovoljno velik - na primjer, n = ∞ - energija je nula i predstavlja da je elektron oslobođen i ionizirani atom. Ovo stanje nulte energije ima veću energiju od stanja s negativnim energijama.

Treći postulat

Elektron se može promijeniti iz stacionarne energetske orbite u drugu emitirajući ili apsorbirajući energiju.

Energija koja se emitira ili apsorbira bit će jednaka energetskoj razlici između dva stanja. Ova energija E je u obliku fotona i daje se sljedećom jednadžbom:

E = h ν

U ovoj jednadžbi E je energija (apsorbirana ili emitirana), h je Planckova konstanta (njena vrijednost je 6,63 x 10)-34 joule-sekundi [J-s]) i ν je frekvencija svjetlosti, čija je jedinica 1 / s.

Dijagram energetskih razina za vodikove atome

Bohrov model bio je u stanju na zadovoljavajući način objasniti spektar vodikovog atoma. Na primjer, u rasponu valnih duljina vidljive svjetlosti, spektar emisije vodikovog atoma je sljedeći:

Pogledajmo kako možete izračunati frekvenciju nekih promatranih svjetlosnih pojaseva; na primjer, crvena boja.

Pomoću prve jednadžbe i zamjene n za 2 i 3 dobivate rezultate koji se pojavljuju na dijagramu.

To je:

Za n = 2, E2 = -5,45 x 10-19 J

Za n = 3, E3 = -2,42 x 10-19 J

Tada je moguće izračunati razliku energije za dvije razine:

E = E3 - E2 = (-2,42 - (- 5,45)) x 10 - 19 = 3.43 x 10 - 19 J

Prema jednadžbi objašnjenoj u trećem postulatu ΔE = h ν. Zatim možete izračunati ν (frekvenciju svjetla):

ν = ΔE / h

To je:

ν = 3.43 x 10-19 J / 6,63 x 10-34 J je

ν = 4,56 x 1014 a-1 ili 4,56 x 1014 Hz

Biti λ = c / ν, a brzina svjetlosti c = 3 x 10 8 m / s, valnu duljinu daje:

λ = 6.565 x 10 - 7 m (656,5 nm)

To je vrijednost valne duljine crvenog pojasa u spektru vodikovih linija.

3 glavna ograničenja Bohrova modela

1 - On se prilagođava spektru vodikovog atoma, ali ne i spektrima drugih atoma.

2 - undulacijska svojstva elektrona nisu opisana u opisu toga kao mala čestica koja se vrti oko atomske jezgre.

3- Bohr ne objašnjava zašto se klasični elektromagnetizam ne odnosi na njegov model. To jest, zašto elektroni ne emitiraju elektromagnetsko zračenje kada se nalaze u stacionarnoj orbiti.

Članci od interesa

Atomski model Schrödingera.

Atomski model Broglie.

Atomski model Chadwicka.

Atomski model Heisenberga.

Perinomov atomski model.

Atomski model Thomsona.

Atomski model Daltona.

Atomski model Diracova Jordana.

Atomski model Demokrita.

reference

  1. Brown, T.L. (2008). Kemija: središnja znanost. Gornja rijeka Saddle, NJ: Dvorana Pearson Prentice
  2. Eisberg, R., i Resnick, R. (2009). Kvantna fizika atoma, molekula, krutina, jezgri i čestica. New York: Wiley
  3. Atomski model Bohr-Sommerfelda. Preuzeto s: fisquiweb.es
  4. Joesten, M. (1991). Svijet kemije Philadelphia, PA: Saunders College Publishing, str.76-78.
  5. Modela de Bohr de l'atome d'hydrogène. Preuzeto s fr.khanacademy.org
  6. Izlar, K. Retrospektiva sur l'atome: le modèle de Bohr cent cent. Preuzeto s: home.cern