Ciri-ciri Atom Model Bohr, Postulat, Batasan



The Model atom Bohr adalah perwakilan atom yang dicadangkan oleh ahli fizik Denmark, Neils Bohr (1885-1962). Model menyatakan bahawa elektron bergerak di orbit pada jarak tetap di sekitar nukleus atom, menggambarkan pergerakan pekeliling seragam. Orbit - atau tahap tenaga, seperti yang dipanggilnya - adalah tenaga yang berlainan.

Setiap kali elektron berubah orbit, ia mengeluarkan atau menyerap tenaga dalam jumlah tetap yang disebut "quanta". Bohr menjelaskan spektrum cahaya yang dipancarkan (atau diserap) oleh atom hidrogen. Apabila elektron bergerak dari satu orbit ke yang lain ke arah nukleus terdapat kehilangan tenaga dan cahaya dipancarkan, dengan panjang gelombang dan ciri-ciri tenaga.

Bohr menghitung tahap tenaga elektron, memandangkan semakin dekat elektron ke nukleus, semakin rendah keadaan tenaganya. Dengan cara ini, semakin jauh elektron adalah dari nukleus, semakin tinggi bilangan tahap tenaga akan dan oleh itu keadaan tenaga akan lebih tinggi.

Indeks

  • 1 Ciri-ciri utama
    • 1.1 Ia berdasarkan kepada model dan teori masa yang lain
    • 1.2 Bukti eksperimen
    • 1.3 Elektron wujud dalam tahap tenaga
    • 1.4 Tanpa tenaga tidak ada pergerakan elektron
    • 1.5 Bilangan elektron dalam setiap lapisan
    • 1.6 Elektron berputar di orbit pekeliling tanpa memancarkan tenaga
    • 1.7 Orbit yang dibenarkan
    • 1.8 Tenaga dipancarkan atau diserap dalam melompat
  • 2 Postulates model atom Bohr
    • 2.1 Pertama
    • 2.2 Pengundian kedua
    • 2.3 Posisi ketiga
  • 3 Diagram tahap tenaga untuk atom hidrogen
  • 4 Keterbatasan utama model Bohr
  • 5 Artikel kepentingan
  • 6 Rujukan

Ciri-ciri utama

Ciri-ciri model Bohr adalah penting kerana mereka menentukan laluan ke arah pembangunan model atom yang lebih lengkap. Yang utama ialah:

Ia didasarkan pada model dan teori yang lain pada masa itu

Model Bohr adalah yang pertama menggabungkan teori kuantum yang disokong oleh model atom Rutherford dan gagasan yang diambil dari kesan fotoelektrik Albert Einstein. Malah Einstein dan Bohr berkawan.

Bukti eksperimen

Menurut model ini, atom menyerap atau mengeluarkan sinaran hanya apabila elektron melompat di antara orbit yang dibenarkan. Ahli fizik Jerman, James Franck dan Gustav Hertz memperoleh bukti eksperimen dari negeri-negeri ini pada tahun 1914.

Elektron wujud dalam tahap tenaga

Elektron mengelilingi nukleus dan wujud pada tahap tenaga tertentu, yang diskret dan yang diterangkan dalam bilangan kuantum.

Nilai tenaga tahap ini wujud sebagai fungsi nombor n, dipanggil nombor kuantum utama, yang boleh dikira dengan persamaan yang akan dibincangkan kemudian.

Tanpa tenaga tidak ada pergerakan elektron

Ilustrasi di atas menunjukkan elektron yang membuat lompatan kuantum.

Menurut model ini, tanpa tenaga tidak ada pergerakan elektron dari satu tahap ke tahap yang lain, sama seperti tanpa tenaga, tidak mungkin untuk mengangkat objek yang telah jatuh atau memisahkan dua magnet.

Bohr mencadangkan kuantum sebagai tenaga yang diperlukan oleh elektron untuk lulus dari satu peringkat ke tahap yang lain. Beliau juga menyatakan bahawa tahap tenaga terendah yang diduduki oleh sebuah elektron dipanggil "keadaan tanah". "Negara teruja" adalah keadaan yang lebih tidak stabil, yang disebabkan oleh laluan elektron ke orbital tenaga yang lebih tinggi. 

Bilangan elektron di setiap lapisan

Elektron yang sesuai di setiap lapisan dikira dengan 2n2 

Unsur kimia yang merupakan sebahagian daripada jadual berkala dan yang berada dalam lajur yang sama mempunyai elektron yang sama di lapisan terakhir. Bilangan elecrones dalam empat lapisan pertama ialah 2, 8, 18 dan 32.

Elektron berputar di orbit pekeliling tanpa memancarkan tenaga

Menurut Postulat Pertama Bohr, elektron menerangkan orbit bulat di sekeliling nukleus atom tanpa memancarkan tenaga.

Orbit dibenarkan

Menurut postulat kedua Bohr hanya dibenarkan dengan orbit elektron mereka adalah mereka yang mana momentum L sudut elektron adalah pelbagai integer berterusan Planck. Matematik ia dinyatakan seperti ini:

Tenaga dipancarkan atau diserap dalam melompat

Menurut Postulate Ketiga, elektron akan mengeluarkan atau menyerap tenaga dalam lompatan dari satu orbit ke yang lain. Dalam lompat orbit foton dikeluarkan atau diserap, tenaga yang diwakili secara matematik:

Postulates model atom Bohr

Bohr terus model planet atom, di mana elektron berputar mengelilingi nukleus yang bercas positif dan planet-planet mengelilingi matahari.

Walau bagaimanapun, model ini mencabar salah satu postulat fizik klasik. Mengikut ini, zarah dengan cas elektrik (seperti elektron) yang bergerak di jalan pekeliling, sepatutnya kehilangan tenaga secara berterusan dengan pelepasan radiasi elektromagnetik. Apabila kehilangan tenaga, elektron perlu mengikuti spiral sehingga jatuh ke dalam nukleus.

Bohr kemudian mengandaikan bahawa undang-undang fizik klasik bukanlah yang paling sesuai untuk menggambarkan kestabilan yang diamati dalam atom dan dia membentangkan tiga postulat yang berikut:

Postulat pertama

Elektron berputar di sekeliling nukleus dengan mengorbit orbit, tanpa memancarkan tenaga. Dalam orbit ini momentum sudut orbit adalah malar.

Untuk elektron atom sahaja orbit radii tertentu dibenarkan, sepadan dengan tahap tenaga tertentu yang ditentukan.

Postulat kedua

Tidak semua orbit mungkin. Tetapi apabila elektron berada dalam orbit yang dibenarkan, ia berada dalam keadaan tenaga tertentu dan berterusan dan tidak memancarkan tenaga (orbit tenaga pegun).

Sebagai contoh, dalam atom hidrogen, tenaga yang dibenarkan untuk elektron diberikan oleh persamaan berikut:

Tenaga elektron atom hidrogen yang dihasilkan daripada persamaan di atas adalah negatif bagi setiap nilai n. Apabila n meningkat, tenaga kurang negatif dan, oleh itu, meningkat.

Apabila n cukup besar-contohnya, n = ∞-tenaga adalah sifar dan mewakili bahawa elektron telah dilepaskan dan atom terkion. Keadaan sifar tenaga ini memberi tenaga lebih besar daripada negeri-negeri dengan tenaga negatif.

Posisi ketiga

Satu elektron boleh berubah dari orbit tenaga pegun ke arah lain dengan mengeluarkan atau menyerap tenaga.

Tenaga yang dipancarkan atau diserap akan sama dengan perbezaan tenaga antara kedua-dua negeri. Tenaga ini adalah dalam bentuk foton dan diberikan oleh persamaan berikut:

E = h ν

Dalam persamaan ini E ialah tenaga (diserap atau dipancarkan), h ialah pemalar Planck (nilainya adalah 6.63 x 10-34 joule-detik [J-s]) dan ν adalah kekerapan cahaya, unitnya adalah 1 / s.

Diagram tahap tenaga untuk atom hidrogen

Model Bohr mampu menjelaskan dengan jelas spektrum atom hidrogen. Sebagai contoh, dalam julat panjang gelombang cahaya yang boleh dilihat, spektrum pelepasan atom hidrogen adalah seperti berikut:

Mari kita lihat bagaimana anda dapat mengira kekerapan beberapa jalur cahaya yang diperhatikan; sebagai contoh, warna merah.

Menggunakan persamaan pertama dan menggantikan n untuk 2 dan 3, anda akan mendapat keputusan yang muncul dalam rajah.

Itulah:

Untuk n = 2, E2 = -5.45 x 10-19 J

Untuk n = 3, E3 = -2.42 x 10-19 J

Ia kemudiannya mungkin untuk mengira perbezaan tenaga untuk dua peringkat:

ΔE = E3 - E2 = (-2.42 - (- 5,45)) x 10 - 19 = 3.43 x 10 - 19 J

Menurut persamaan yang dijelaskan dalam postulat ketiga ΔE = h ν. Kemudian, anda boleh mengira ν (kekerapan cahaya):

ν = ΔE / h

Itulah:

ν = 3.43 x 10-19 J / 6.63 x 10-34 J-s

ν = 4.56 x 1014 s-1 atau 4.56 x 1014 Hz

Menjadi λ = c / ν, dan kelajuan cahaya c = 3 x 10 8 m / s, panjang gelombang diberikan oleh:

λ = 6,565 x 10 - 7 m (656.5 nm)

Ini adalah nilai panjang gelombang jalur merah yang diperhatikan dalam spektrum garis hidrogen.

Ketiga-tiga batasan utama model Bohr

1- Ia menyesuaikan diri dengan spektrum atom hidrogen tetapi tidak kepada spektrum atom lain.

- Ciri-ciri takrif elektron tidak diwakili dalam perihalan ini sebagai zarah kecil yang berkisar di sekitar nukleus atom.

3- Bohr gagal untuk menjelaskan mengapa elektromagnetik klasik tidak berlaku untuk modelnya. Iaitu, mengapa elektron tidak mengeluarkan radiasi elektromagnet apabila ia berada dalam orbit pegun.

Artikel kepentingan

Model atom Schrödinger.

Model atom Broglie.

Model atom Chadwick.

Model atom Heisenberg.

Model Atom Perrin.

Model atom Thomson.

Model atom Dalton.

Model atom Dirac Jordan.

Model atom Democritus.

Rujukan

  1. Brown, T. L. (2008). Kimia: sains pusat. Upper Saddle River, NJ: Pearson Prentice Hall
  2. Eisberg, R., & Resnick, R. (2009). Fizik kuantum atom, molekul, pepejal, nukleus, dan zarah. New York: Wiley
  3. Model atom Bohr-Sommerfeld. Diperolehi daripada: fisquiweb.es
  4. Joesten, M. (1991). Dunia kimia Philadelphia, Pa.: Saunders College Publishing, pp.76-78.
  5. Modèle de Bohr de l'atome d'hydrogène. Diperolehi daripada fr.khanacademy.org
  6. Izlar, K. Retrospektif sur l'atome: le modèle de Bohr satu sen. Diperolehi daripada: home.cern