Bohr charakteristikų atominis modelis, postulatai, apribojimai



The Bohr atominis modelis yra atomo, kurį siūlo danų fizikas Neils Bohr (1885-1962), atvaizdavimas. Modelyje teigiama, kad elektronas perkelia orbitoje fiksuotu atstumu aplink atominį branduolį, apibūdindamas vienodą apskritimą. Orbitos - arba energijos lygiai, kaip jis juos pavadino, yra skirtingos energijos.

Kiekvieną kartą, kai elektronas keičia orbitą, jis skleidžia arba sugeria energiją fiksuotais kiekiais, vadinamais "kvantais". Bohras paaiškino vandenilio atomo skleidžiamos (arba sugeriančios) šviesos spektrą. Kai elektronas perkelia iš vienos orbitos į kitą į branduolį, išsiskiria energijos ir šviesos nuostoliai, kurių bangos ilgis ir energijos charakteristikos.

Bohras suskaičiavo elektrono energijos lygius, manydamas, kad kuo arčiau elektrono yra prie branduolio, tuo mažesnė jo energetinė būsena. Tokiu būdu, kuo toliau elektronas yra iš branduolio, tuo didesnis bus energijos lygio numeris, todėl energijos būsena bus didesnė.

Indeksas

  • 1 Pagrindinės charakteristikos
    • 1.1 Jis grindžiamas kitais laiko modeliais ir teorijomis
    • 1.2 Eksperimentiniai įrodymai
    • 1.3 Elektronai egzistuoja energijos lygiuose
    • 1.4 Be energijos nėra elektrono judėjimo
    • 1.5 Elektronų skaičius kiekviename sluoksnyje
    • 1.6 Elektronai sukasi apskritimo orbituose be spinduliavimo energijos
    • 1.7 Leidžiami orbitai
    • 1.8 Šuoliuose išmetama arba sugeriama energija
  • 2 Bohr atominio modelio postulatai
    • 2.1 Pirmasis postulatas
    • 2.2 Antrasis postulatas
    • 2.3 Trečiasis postulatas
  • 3 Vandenilio atomų energijos lygių schema
  • 4 3 pagrindiniai Bohr modelio apribojimai
  • 5 Įdomūs straipsniai
  • 6 Nuorodos

Pagrindinės charakteristikos

Bohr modelio charakteristikos yra svarbios, nes jos nustatė kelią link išsamesnio atominio modelio kūrimo. Pagrindiniai yra šie:

Jis grindžiamas kitais laiko modeliais ir teorijomis

Bohr'o modelis buvo pirmasis, į kurį buvo įtraukta kvantinė teorija, paremta Rutherfordo atominiu modeliu, ir idėjos, paimtos iš Albert Einstein fotoelektrinio poveikio. Iš tiesų Einšteinas ir Bohras buvo draugai.

Eksperimentiniai įrodymai

Pagal šį modelį atomai sugeria arba spinduliuoja tik tada, kai elektronai pereina tarp leistinų orbitų. 1914 m. Vokiečių fizikai Jamesas Franckas ir Gustav Hertz gavo eksperimentinių šių valstybių įrodymų.

Elektronai egzistuoja energijos lygiuose

Elektronai supa branduolį ir egzistuoja tam tikruose energijos lygiuose, kurie yra diskretiški ir kurie aprašyti kvantiniais skaičiais.

Šių lygių energinė vertė egzistuoja kaip skaičiaus n, vadinamo pagrindiniu kvantiniu skaičiumi, funkcija, kuri gali būti apskaičiuota su lygtimis, kurios bus išsamiau aprašytos vėliau.

Be energijos nėra elektrono judėjimo

Pirmiau pateiktoje iliustracijoje parodyta elektrono, kuris sukuria kvantinius šuolius.

Pagal šį modelį be energijos nėra elektrono judėjimo iš vieno lygio į kitą, kaip ir be energijos, neįmanoma pakelti kritusio objekto ar atskirti du magnetus.

Bohras pasiūlė kvantą kaip energiją, reikalingą elektronui pereiti iš vieno lygio į kitą. Jis taip pat pareiškė, kad mažiausias energijos lygis, užimtas elektronu, vadinamas „žemės būsena“. „Susijaudinusi būsena“ yra nestabilesnė būsena, atsirandanti dėl elektrono patekimo į aukštesnę energijos orbitą. 

Elektronų skaičius kiekviename sluoksnyje

Kiekviename sluoksnyje esantys elektronai skaičiuojami 2n2 

Cheminiai elementai, kurie yra periodinės lentelės dalis ir yra toje pačioje stulpelyje, turi tuos pačius elektronus paskutiniame sluoksnyje. Pirmaisiais keturiais sluoksniais elekronų skaičius būtų 2, 8, 18 ir 32.

Elektronai sukasi aplink apskritimo orbitą be spinduliavimo energijos

Pagal Bohr's First Postulate, elektronai apibūdina apskritimo orbitus aplink atomo branduolį, nesukeliant energijos.

Leidžiami orbitai

Pagal Bohr's Second Postulate, vienintelis leistinas elektrono orbitas yra tas, kuriam elektrono kampinis momentas L yra Planck konstantos sveikasis skaičius. Matematiškai tai išreiškiama taip:

Šuoliuose išmetama arba absorbuojama energija

Pagal Trečiąjį postulatą, elektronai išskiria arba sugeria energiją šuoliuose iš vienos orbitos į kitą. Orbitos šuolio metu išskiriamas arba sugeria fotonas, kurio energija matematiškai atstovaujama:

Bohr atominio modelio postulatai

Bohras davė tęstinumą planetos modelio atomai, pagal kurį elektronai sukasi aplink teigiamai įkrautą branduolį, taip pat planetų aplink Saulę.

Tačiau šis modelis iššūkis vienam iš klasikinės fizikos postulatų. Pagal tai, dalelė su elektriniu įkrovimu (pvz., Elektronu), kuris juda apskritime, turėtų nuolat prarasti energiją, skleidžiant elektromagnetinę spinduliuotę. Praradus energiją, elektronas turėtų laikytis spiralės, kol jis nukris į branduolį.

Tuomet Bohras manė, kad klasikinės fizikos įstatymai nėra labiausiai tinkami apibūdinti atomuose pastebėtą stabilumą ir pateikė šiuos tris postulatus:

Pirmasis postulatas

Elektronai sukasi aplink branduolį žiedinėje orbitoje, nesukeliant energijos. Šiais orbitais orbitinis kampinis momentas yra pastovus.

Atomo elektronams leidžiami tik tam tikrų spindulių orbitai, atitinkantys tam tikrus apibrėžtus energijos lygius.

Antrasis postulatas

Ne visos orbitos yra galimos. Bet kai elektronas yra leidžiamoje orbitoje, tai yra specifinės ir pastovios energijos būsena ir neišskiria energijos (stacionariosios orbitos).

Pavyzdžiui, vandenilio atomo metu leistinos elektrono energijos vertės pateikiamos pagal šią lygtį:

Vandenilio atomo elektronų energija, generuojama iš aukščiau pateiktos lygties, yra neigiama kiekvienai n reikšmei. Kai n didėja, energija yra mažiau neigiama ir todėl didėja.

Kai n yra pakankamai didelis, pavyzdžiui, n = ∞ - energija yra nulis ir reiškia, kad elektronas buvo išleistas ir jonizuotas atomas. Ši nulinės energijos būsena turi didesnę energiją nei valstybės, turinčios neigiamų energijos.

Trečiasis postulatas

Elektronas gali pereiti nuo stacionariosios energijos orbitos į kitą, spinduliuodamas arba sugerdamas energiją.

Išleidžiama ar sugerianti energija bus lygi energijos skirtumui tarp dviejų valstybių. Ši energija E yra fotono forma ir yra pateikta pagal šią lygtį:

E = h ν

Šioje lygtyje E yra energija (absorbuojama arba išskiriama), h yra Planck konstanta (jos vertė yra 6,63 x 10-34 joule sekundės [J-s]) ir ν yra šviesos dažnis, kurio vienetas yra 1 / s.

Vandenilio atomų energijos lygių schema

Bohr modelis galėjo tinkamai paaiškinti vandenilio atomo spektrą. Pavyzdžiui, regimosios šviesos bangos ilgių diapazone vandenilio atomo spektras yra toks:

Pažiūrėkime, kaip galite apskaičiuoti kai kurių stebimų šviesos juostų dažnį; pavyzdžiui, raudona spalva.

Naudojant pirmąją lygtį ir pakeičiant n 2 ir 3, gaunami diagramoje pateikti rezultatai.

Tai yra:

N = 2, E2 = -5,45 x 10-19 J

N = 3, E3 = -2,42 x 10-19 J

Tada galima apskaičiuoti energijos skirtumą dviem lygiais:

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

Pagal lygtį, paaiškintą trečiame postulate ΔE = h ν. Tada galite apskaičiuoti ν (šviesos dažnis):

ν = ΔE / h

Tai yra:

ν = 3,43 x 10-19 J / 6,63 x 10-34 J-s

ν = 4,56 x 1014 s-1 arba 4,56 x 1014 Hz

Būdamas λ = c / ν, o šviesos greitis c = 3 x 10 8 m / s, bangos ilgį nurodo:

λ = 6,565 x 10 - 7 m (656,5 nm)

Tai yra raudonos juostos, stebėtos vandenilio linijų spektre, bangos ilgio vertė.

3 pagrindiniai Bohr modelio apribojimai

1- Jis prisitaiko prie vandenilio atomo spektro, bet ne prie kitų atomų spektrų.

2 - Elektrono unduliacinės savybės šio aprašyme nėra reprezentuojamos kaip maža dalelė, kuri sukasi aplink atominį branduolį..

3. Bohras nepaaiškina, kodėl klasikinis elektromagnetizmas jo modeliui netaikomas. Tai yra, kodėl elektronai neišskiria elektromagnetinės spinduliuotės, kai jie yra stacionariame orbitoje.

Interesų straipsniai

Schrödinger atomo modelis.

Broglie atominis modelis.

Chadwick atominis modelis.

Heisenbergo atominis modelis.

Perrino atomo modelis.

Thomson atominis modelis.

Daltono atominis modelis.

Dirac Jordano atominis modelis.

Demokratų atominis modelis.

Nuorodos

  1. Brown, T. L. (2008). Chemija: centrinis mokslas. „Upper Saddle River“, NJ: „Pearson Prentice Hall“
  2. Eisberg, R., & Resnick, R. (2009). Atomų, molekulių, kietųjų medžiagų, branduolių ir dalelių kvantinė fizika. Niujorkas: Wiley
  3. Bohr-Sommerfeldo atominis modelis. Gauta iš: fisquiweb.es
  4. Joesten, M. (1991). Chemijos pasaulis Filadelfija, Pa.: Saunders College Publishing, p.76-78.
  5. Modèle de Bohr de l'atome d'hydrogène. Gauta iš fr.khanacademy.org
  6. Izlaras, K. Retrospektinis sūris: Bohr de centre ans. Gauta iš: home.cern