Атомски модел Борових карактеристика, постулата, ограничења



Тхе Боров атомски модел је приказ атома који је предложио дански физичар Неилс Бохр (1885-1962). Модел наводи да се електрони крећу у орбитама на фиксној удаљености око атомског језгра, описујући једнообразно кружно кретање. Орбите - или енергетски нивои, како их је назвао - имају различиту енергију.

Сваки пут када електрон мења орбиту, он емитује или апсорбује енергију у фиксним количинама које се називају "кванти". Бохр је објаснио спектар светлости коју емитује (или апсорбује) атом водоника. Када се електрон креће из једне орбите у другу према нуклеусу, долази до губитка енергије и светлости, са таласним дужинама и енергетским карактеристикама.

Бохр је нумерисао енергетске нивое електрона, с обзиром да је електрон ближе нуклеусу, то је његово енергетско стање ниже. На тај начин, што је електрон удаљенији од нуклеуса, то ће бити већи ниво енергетског нивоа и стога ће енергетско стање бити веће..

Индек

  • 1 Главне карактеристике
    • 1.1 Она се заснива на другим моделима и теоријама тог времена
    • 1.2 Експериментални докази
    • 1.3 Електрони постоје у енергетским нивоима
    • 1.4 Без енергије нема кретања електрона
    • 1.5 Број електрона у сваком слоју
    • 1.6 Електрони се окрећу кружним орбитама без енергије зрачења
    • 1.7 Дозвољене орбите
    • 1.8 Енергија која се емитује или апсорбује у скоковима
  • 2 Постулати Боровог атомског модела
    • 2.1 Први постулат
    • 2.2 Други постулат
    • 2.3 Трећи постулат
  • 3 Дијаграм нивоа енергије за атоме водоника
  • 4 3 главна ограничења Бохровог модела
  • 5 чланака од интереса
  • 6 Референце

Главне карактеристике

Карактеристике Боровог модела су важне јер су одредиле пут ка развоју потпунијег атомског модела. Главни су:

Заснива се на другим моделима и теоријама тог времена

Боров модел био је први који је укључио квантну теорију коју подржава Рутхерфордов атомски модел и идеје преузете из фотоелектричног ефекта Алберта Ајнштајна. У ствари, Еинстеин и Бохр су били пријатељи.

Експериментални докази

Према овом моделу, атоми апсорбују или емитују зрачење само када електрони скоче између дозвољених орбита. Немачки физичари Јамес Францк и Густав Хертз добили су експерименталне доказе о тим државама 1914. године.

Електрони постоје у енергетским нивоима

Електрони окружују нуклеус и постоје на одређеним нивоима енергије, који су дискретни и описани у квантним бројевима.

Енергетска вредност ових нивоа постоји као функција броја н, који се назива главни квантни број, који се може израчунати помоћу једначина које ће бити детаљније описане касније..

Без енергије нема кретања електрона

Горња илустрација показује електрон који прави квантне скокове.

Према овом моделу, без енергије нема кретања електрона са једног нивоа на други, као што без енергије није могуће подићи предмет који је пао или раздвојити два магнета..

Бохр је предложио квант као енергију потребну електрону да пређе из једног нивоа у други. Он је такође навео да се најнижи ниво енергије који заузима електрон зове "основно стање". "Узбуђено стање" је нестабилније стање, које је резултат пролаза електрона у вишу орбиталну енергију. 

Број електрона у сваком слоју

Електрони који стану у сваки слој су израчунати са 2н2 

Хемијски елементи који су део периодног система и који се налазе у истој колони имају исте електроне у последњем слоју. Број елекрона у прва четири слоја био би 2, 8, 18 и 32.

Електрони се ротирају у кружним орбитама без зрачеће енергије

Према Боровом Првом постулату, електрони описују кружне орбите око језгра атома без енергије зрачења.

Орбите су дозвољене

Према Боровом Другом постулату, једине дозвољене орбите за електрон су оне за које је угаони момент Л електрона целобројни вишеструки од Планкеове константе. Математички се изражава овако:

Енергија која се емитује или апсорбује у скоковима

Према Трећем постулату, електрони би емитовали или апсорбовали енергију у скоковима из једне орбите у другу. У скоку орбите емитује се или апсорбује фотон, чија је енергија математички представљена:

Постулати Боровог атомског модела

Бохр је дао континуитет планетарном моделу атома, према којем се електрони окрећу око позитивно набијеног језгра, као и планета око Сунца..

Међутим, овај модел изазива један од постулата класичне физике. Према томе, честица са електричним набојем (попут електрона) која се креће кружним путем треба да губи енергију континуирано емисијом електромагнетног зрачења. Када губи енергију, електрон би морао да прати спиралу док не падне у језгро.

Бохр је тада претпоставио да закони класичне физике нису најпогоднији за описивање стабилности уочене у атомима и он је представио следећа три постулата:

Фирст постулате

Електрони се врте око нуклеуса у кружним орбитама, без зрачеће енергије. У овим орбитама орбитални момент је константан.

За електроне атома дозвољене су само орбите одређених полупречника, које одговарају одређеним дефинисаним нивоима енергије.

Други постулат

Нису све орбите могуће. Али када је електрон у орбити који је дозвољен, он је у стању специфичне и константне енергије и не емитује енергију (стационарна енергетска орбита).

На пример, у атому водоника дозвољене енергије за електрон су дате следећом једначином:

Енергије електрона атома водоника које настају из горње једначине су негативне за сваку од вриједности н. Како н расте, енергија је мање негативна и стога се повећава.

Када је н довољно велики - на пример, н = ис - енергија је нула и представља да је електрон ослобођен и јонизовани атом. Ово стање нулте енергије има већу енергију од стања са негативним енергијама.

Трећи постулат

Електрон може да се промени из стационарне енергетске орбите у другу емитујући или апсорбујући енергију.

Енергија која се емитује или апсорбује биће једнака енергетској разлици између два стања. Ова енергија Е је у облику фотона и дата је следећом једначином:

Е = х ν

У овој једначини Е је енергија (апсорбована или емитована), х је Планкеова константа (њена вредност је 6.63 к 10)-34 џул-секунди [Ј-с]) и ν је фреквенција светлости, чија је јединица 1 / с.

Дијаграм нивоа енергије за атоме водоника

Боров модел је био у стању да на задовољавајући начин објасни спектар атома водоника. На пример, у опсегу таласних дужина видљиве светлости, емисиони спектар водониковог атома је следећи:

Да видимо како можете израчунати фреквенцију неких од посматраних светлосних опсега; на пример, црвена боја.

Помоћу прве једначине и замене н за 2 и 3 добијате резултате који се појављују на дијаграму.

То је:

За н = 2, Е2 = -5,45 к 10-19 Ј

За н = 3, Е3 = -2.42 к 10-19 Ј

Тада је могуће израчунати разлику енергије за два нивоа:

Е = Е3 - Е2 = (-2,42 - (- 5,45)) к 10 - 19 = 3.43 к 10 - 19 Ј

Према једнаџби објашњеној у трећем постулату ΔЕ = х ν. Затим, можете израчунати ν (фреквенцију светлости):

ν = ΔЕ / х

То је:

ν = 3.43 к 10-19 Ј / 6,63 к 10-34 Ј-с

ν = 4.56 к 1014 с-1 или 4.56 к 1014 Хз

Бити λ = ц / ν, а брзина светлости ц = 3 к 10 8 м / с, таласна дужина је дата:

λ = 6.565 к 10 - 7 м (656,5 нм)

Ово је вредност таласне дужине црвеног појаса у спектру водоничних линија.

3 главна ограничења Бохровог модела

1 - Прилагођава се спектру атома водика, али не и спектрима других атома.

2 - ундулацијска својства електрона нису представљена у опису овога као мала честица која се врти око атомског језгра.

3. Бохр не објашњава зашто се класични електромагнетизам не односи на његов модел. То јест, зашто електрони не емитују електромагнетно зрачење када се налазе у стационарној орбити.

Чланци од интереса

Атомски модел Шредингера.

Атомски модел Броглие.

Атомски модел Цхадвицка.

Атомски модел Хеисенберга.

Атомски модел Перрина.

Атомски модел Тхомсона.

Атомски модел Далтона.

Атомски модел Дирац Јордан.

Атомски модел Демокрита.

Референце

  1. Бровн, Т.Л. (2008). Хемија: централна наука. Уппер Саддле Ривер, Њ: Пеарсон Прентице Халл
  2. Еисберг, Р., & Ресницк, Р. (2009). Квантна физика атома, молекула, чврстих материја, језгара и честица. Нев Иорк: Вилеи
  3. Атомски модел Бохр-Соммерфелд-а. Добављено из: фискуивеб.ес
  4. Јоестен, М. (1991). Свет хемије Пхиладелпхиа, Па.: Саундерс Цоллеге Публисхинг, стр.76-78.
  5. Модела де Бохр де л'атоме д'хидрогене. Преузето са фр.кханацадеми.орг
  6. Излар, К. Ретроспектива сур л'атоме: ле моделе де Бохр цент цент. Преузето из: хоме.церн