Model atomu Bohra

Model Bohra ma atom składający się z małego, dodatnio naładowanego jądra krążącego wokół ujemnie naładowanych elektronów. Oto bliższe spojrzenie na model Bohra, który jest czasami nazywany modelem Rutherforda-Bohra.

Niels Bohr zaproponował model Bohra atomu w 1915 r. Ponieważ Model Bohra jest modyfikacją wcześniejszego Modelu Rutherforda, niektórzy nazywają Model Bohra modelem Rutherforda-Bohra. Nowoczesny model atomu oparty jest na mechanice kwantowej. Model Bohra zawiera pewne błędy, ale jest to ważne, ponieważ opisuje większość akceptowanych cech teorii atomowej bez całej matematyki wysokiego poziomu współczesnej wersji. W przeciwieństwie do wcześniejszych modeli, model Bohra wyjaśnia wzór Rydberga dla spektralnych linii emisji atomowego wodoru.

Model Bohra jest modelem planetarnym, w którym ujemnie naładowane elektrony krążą wokół małego, dodatnio naładowanego jądra podobnego do planet krążących wokół Słońca (z wyjątkiem tego, że orbity nie są płaskie). Siła grawitacyjna układu słonecznego jest matematycznie podobna do siły kulombowskiej (elektrycznej) między dodatnio naładowanym jądrem a ujemnie naładowanymi elektronami.

• Elektrony krążą wokół jądra na orbitach o ustalonym rozmiarze i energii.
• Energia orbity jest związana z jej rozmiarem. Najniższa energia znajduje się na najmniejszej orbicie.
• Promieniowanie jest pochłaniane lub emitowane, gdy elektron przemieszcza się z jednej orbity na drugą.

Najprostszym przykładem Modelu Bohra jest atom wodoru (Z = 1) lub jon podobny do wodoru (Z> 1), w którym ujemnie naładowany elektron krąży wokół małego dodatnio naładowanego jądra. Energia elektromagnetyczna będą absorbowane lub emitowane, jeśli elektron przemieszcza się z jednej orbity na drugą. Tylko niektóre orbity elektronowe są dozwolone. Promień możliwych orbit zwiększa się jako n², gdzie n jest główna liczba kwantowa. Przejście 3 → 2 tworzy pierwszą linię Seria Balmer. Dla wodoru (Z = 1) wytwarza to foton o długości fali 656 nm (światło czerwone).

Cięższe atomy zawierają więcej protonów w jądrze niż atom wodoru. Potrzebnych było więcej elektronów, aby zlikwidować ładunek dodatni wszystkich tych protonów. Bohr uważał, że każda orbita elektronowa może pomieścić tylko określoną liczbę elektronów. Gdy poziom się zapełni, dodatkowe elektrony zostaną podniesione do następnego poziomu. Tak więc model Bohra dla cięższych atomów opisuje powłoki elektronowe. Model wyjaśnił niektóre właściwości atomowe cięższych atomów, których nigdy wcześniej nie odtwarzano. Na przykład model powłoki wyjaśnił, dlaczego atomy zmniejszają się w okresie (rzędzie) układu okresowego, mimo że mają więcej protonów i elektronów. Wyjaśniło to również, dlaczego gazy szlachetne były obojętne i dlaczego atomy po lewej stronie układu okresowego przyciągają elektrony, podczas gdy te po prawej stronie je tracą. Jednak model zakładał, że elektrony w skorupkach nie oddziałują ze sobą i nie mogą wyjaśnić, dlaczego elektrony wydają się układać w nieregularny sposób.

• To narusza Zasada nieoznaczoności Heisenberga ponieważ uważa, że ​​elektrony mają zarówno znany promień, jak i orbitę.
• Model Bohr podaje niepoprawną wartość dla stanu podstawowego orbitalny moment pędu.
• Czyni to złe prognozy dotyczące widm większych atomów.
• Nie przewiduje względnych intensywności linii widmowych.
• Model Bohra nie wyjaśnia drobnej struktury i hiper drobnej struktury w liniach spektralnych.
• To nie wyjaśnia efektu Zeemana.

Najbardziej znaczącym udoskonaleniem modelu Bohr był model Sommerfeld, który jest czasami nazywany modelem Bohr-Sommerfeld. W tym modelu elektrony poruszają się po orbitach eliptycznych wokół jądra, a nie po orbitach kołowych. Model Sommerfelda był lepszy w wyjaśnianiu atomowych efektów spektralnych, takich jak efekt Starka w dzieleniu linii widmowej. Jednak model nie był w stanie pomieścić magnetycznej liczby kwantowej.

Ostatecznie model Bohra i oparte na nim modele zostały zastąpione modelem Wolfganga Pauliego opartym na mechanice kwantowej w 1925 roku. Model ten został ulepszony w celu wyprodukowania nowoczesnego modelu, wprowadzonego przez Erwina Schrodingera w 1926 roku. Dzisiaj zachowanie atomu wodoru wyjaśniono za pomocą mechaniki fal do opisu orbitali atomowych.

• Lakhtakia, Achles; Salpeter, Edwin E. (1996). „Modele i modelerzy wodoru”. American Journal of Physics. 65 (9): 933. Kod biblijny: 1997AmJPh..65..933L. doi:10.1119/1.18691
• Linus Carl Pauling (1970). „Rozdział 5-1”. Chemia ogólna (Wydanie trzecie). San Francisco: W.H. Freeman & Co. ISBN 0-486-65622-5.
• Niels Bohr (1913). „O konstytucji atomów i cząsteczek, część I” (PDF). Magazyn filozoficzny. 26 (151): 1–24. doi:10.1080/14786441308634955
• Niels Bohr (1914). „Widma helu i wodoru”. Natura. 92 (2295): 231–232. doi: 10.1038 / 092231d0