Объяснение модели атома Бора

Модель Бора имеет атом, состоящий из небольшого положительно заряженного ядра, на орбите которого движутся отрицательно заряженные электроны. Рассмотрим подробнее модель Бора, которую иногда называют моделью Резерфорда-Бора.

Обзор модели Бора

Нильс Бор предложил модель атома Бора в 1915 году. Поскольку модель Бора является модификацией более ранней модели Резерфорда, некоторые люди называют модель Бора моделью Резерфорда-Бора. Современная модель атома основана на квантовой механике. Модель Бора содержит некоторые ошибки, но она важна, потому что она описывает большинство общепринятых черт теории атома без всей высокоуровневой математики современной версии. В отличие от более ранних моделей, модель Бора объясняет формулу Ридберга для спектральных эмиссионных линий атомарного водорода.

Модель Бора – это планетарная модель, в которой отрицательно заряженные электроны вращаются вокруг небольшого положительно заряженного ядра, похожего на планеты, вращающиеся вокруг Солнца (за исключением того, что их орбиты не плоские). Гравитационная сила Солнечной системы математически сродни кулоновской (электрической) силе между положительно заряженным ядром и отрицательно заряженными электронами.

Основные положения Модель Бора

  • Электроны вращаются вокруг ядра по орбитам с заданным размером и энергией.
  • Энергия орбиты связана с ее размером. Самая низкая энергия находится на самой маленькой орбите.
  • Излучение поглощается или испускается, когда электрон перемещается с одной орбиты на другую.

Модель водорода Бора

Простейший пример модели Бора – для атома водорода (Z = 1) или водородоподобного иона (Z> 1) в отрицательно заряженный электрон вращается вокруг небольшого положительно заряженного ядра. Электромагнитная энергия будет поглощаться или испускаться, если электрон перемещается с одной орбиты на другую. Разрешены только определенные электронные орбиты. Радиус возможных орбит увеличивается как n 2 , где n – главное квантовое число. Переход 3 → 2 дает первую строку ряда Бальмера. Для водорода (Z = 1) это дает фотон с длиной волны 656 нм (красный свет).

Модель Бора для более тяжелых атомов

Более тяжелые атомы содержат больше протонов в ядре, чем атом водорода. Чтобы нейтрализовать положительный заряд всех этих протонов, требовалось больше электронов. Бор считал, что каждая электронная орбита может удерживать только определенное количество электронов. Как только уровень будет заполнен, дополнительные электроны будут переведены на следующий уровень. Таким образом, модель Бора для более тяжелых атомов описывает электронные оболочки. Модель объяснила некоторые атомные свойства более тяжелых атомов, которые ранее никогда не воспроизводились. Например, модель оболочек объясняет, почему атомы уменьшаются в размерах, перемещаясь по периоду (строке) периодической таблицы, хотя у них было больше протонов и электронов.. Это также объяснило, почему благородные газы были инертными и почему атомы в левой части таблицы Менделеева притягивают электроны, а атомы в правой части их теряют. Однако модель предполагала, что электроны в оболочках не взаимодействуют друг с другом, и не могла объяснить, почему электроны складываются нерегулярным образом.

Проблемы В модели Бора

  • она нарушает принцип неопределенности Гейзенберга, поскольку считает, что электроны имеют как известный радиус, так и орбиту.
  • Модель Бора обеспечивает неверное значение орбитального углового момента основного состояния.
  • Это дает плохие предсказания относительно спектров более крупных атомов.
  • Он не предсказывает относительные интенсивности спектральных линий .
  • Модель Бора не объясняет тонкую структуру и сверхтонкую структуру в спектральных линиях.
  • Она не объясняет эффект Зеемана.

Уточнения и улучшения модели Бора

Самым заметным усовершенствованием модели Бора была модель Зоммерфельда, которую иногда называют моделью Бора. Модель Зоммерфельда. В этой модели электроны движутся по эллиптическим орбитам вокруг ядра, а не по круговым орбитам. Модель Зоммерфельда лучше объясняла атомные спектральные эффекты, такие как эффект Штарка при расщеплении спектральных линий. Однако модель не могла вместить магнитное квантовое число.

В конечном итоге модель Бора и модели, основанные на ней, были заменены моделью Вольфганга Паули, основанной на квантовой механике. в 1925 году. Эта модель была усовершенствована для создания современной модели, представленной Эрвином Шредингером в 1926 году. Сегодня поведение атома водорода объясняется с помощью волновой механики для описания атомных орбиталей.

Источники

  • Лахтакия, Ахлеш; Солпитер, Эдвин Э. (1996). «Модели и моделисты водорода». Американский журнал физики . 65 (9): 933. Bibcode: 1997AmJPh..65..933L. doi: 10.1119/1.18691
  • Линус Карл Полинг (1970). «Глава 5-1». Общая химия (3-е изд.). Сан-Франциско: W.H. Freeman & Co. ISBN 0-486-65622-5.
  • Нильс Бор (1913). «О строении атомов и молекул, часть I» (PDF). Философский журнал . 26 (151): 1–24. DOI: 10.1080/14786441308634955
  • Нильс Бор (1914). «Спектры гелия и водорода». Природа . 92 (2295): 231–232. doi: 10.1038/092231d0
Оцените статью
recture.ru
Добавить комментарий