Atom Modell av Bohr Egenskaper, Postulat, Begränsningar



den Bohrs atommodell är en representation av atomen föreslagen av den danska fysikern Neils Bohr (1885-1962). Modellen säger att elektronen rör sig i banor på ett fast avstånd runt atomkärnan, som beskriver en likformig cirkulär rörelse. Banorna - eller energinivåerna, som han kallade dem - har olika energi.

Varje gång elektronen byter bana, avger den eller absorberar energi i fasta kvantiteter som kallas "quanta". Bohr förklarade spektrat av ljus som avges (eller absorberas) av väteatomen. När en elektron flyttas från en omlopp till en annan mot kärnan finns det en förlust av energi och ljus sänds med våglängd och energikaraktär.

Bohr betecknade elektronens energinivåer, med tanke på att ju närmare elektronen är till kärnan, desto lägre är energitillståndet. På detta sätt, ju längre bort är elektronen från kärnan, desto högre blir energinivånumret och därför kommer energitillståndet att vara högre.

index

  • 1 Huvudegenskaper
    • 1.1 Det bygger på andra modeller och teorier av tiden
    • 1.2 Experimentella bevis
    • 1.3 Elektroner finns i energinivåer
    • 1.4 Utan energi finns ingen elektronrörelse
    • 1,5 Antal elektroner i varje lager
    • 1,6 Elektroner roterar i cirkulära banor utan att utstråla energi
    • 1.7 Tillåtna banor
    • 1.8 Energi emitteras eller absorberas i hopp
  • 2 Postulat av Bohr-atommodellen
    • 2.1 Första postulatet
    • 2.2 Andra postulatet
    • 2.3 Tredje postulat
  • 3 Diagram över energinivåer för väteatomer
  • 4 De tre huvudbegränsningarna för Bohr-modellen
  • 5 artiklar av intresse
  • 6 referenser

Huvudegenskaper

Bohrs modellegenskaper är viktiga eftersom de bestämde vägen mot utvecklingen av en mer komplett atommodell. De viktigaste är:

Det är baserat på andra modeller och teorier av tiden

Bohrs modell var den första som införlivade kvantteori som stöddes av Rutherfords atommodell och idéer från Albert Einsteins fotoelektriska effekt. I själva verket var Einstein och Bohr vänner.

Experimentella bevis

Enligt denna modell absorberar eller avger atomerna endast strålning när elektronerna hoppa mellan de tillåtna banorna. Tyska fysiker James Franck och Gustav Hertz fick experimentella bevis på dessa stater 1914.

Elektroner finns i energinivåer

Elektroner omger kärnan och existerar vid vissa energinivåer, vilka är diskreta och som beskrivs i kvantnummer.

Energivärdet för dessa nivåer existerar som en funktion av ett tal n, som kallas huvudkvantumtalet, vilket kan beräknas med ekvationer som kommer att beskrivas senare.

Utan energi finns ingen elektronrörelse

Illustrationen ovan visar en elektron som gör kvanta hopp.

Enligt denna modell, utan energi, finns ingen rörelse av elektronen från en nivå till en annan, precis som utan energi är det inte möjligt att lyfta ett objekt som har fallit eller separerat två magneter.

Bohr föreslog kvanten som den energi som krävs av en elektron för att passera från en nivå till en annan. Han uppgav också att den lägsta energinivån som upptas av en elektron kallas "markstaten". Det "upphetsade tillståndet" är ett mer instabilt tillstånd, som härrör från överföring av en elektron till en högre energiomlopp. 

Antal elektroner i varje lager

De elektroner som passar in i varje lager beräknas med 2n2 

De kemiska elementen som ingår i det periodiska bordet och som ligger i samma kolumn har samma elektroner i det sista lagret. Antalet elekroner i de första fyra skikten skulle vara 2, 8, 18 och 32.

Elektronerna roterar i cirkulära banor utan att utstråla energi

Enligt den första postulat Bohr, elektroner följer cirkulära banor runt atomkärnan utan utstråla.

Orbits tillåtet

Enligt Bohrs andra postulat är de enda tillåtna banorna för en elektron de för vilka elektronens vinkelmoment L är ett heltal multipel av Planckkonstanten. Matematiskt uttrycks det så här:

Energi emitteras eller absorberas i hopp

Enligt det tredje postulatet skulle elektronerna avge eller absorbera energi i hopp från en bana till en annan. I omloppet hoppas en foton ut eller absorberas, vars energi representeras matematiskt:

Postulat av Bohrs atommodell

Bohr gav kontinuitet mot atomens planetmodell, enligt vilken elektronerna roterade runt en positivt laddad kärna, liksom planeterna runt solen.

Emellertid utmanar denna modell en av postulaten av klassisk fysik. Enligt detta ska en partikel med en elektrisk laddning (som elektronen) som rör sig i en cirkulär väg, förlora energi kontinuerligt genom utsläpp av elektromagnetisk strålning. När man förlorar energi, måste elektronen följa en spiral tills den faller i kärnan.

Bohr antog då att den klassiska fysikens lagar inte var det mest lämpade att beskriva stabiliteten observerad i atomer och presenterade följande tre postulat:

Första postulatet

Elektronen spinner runt kärnan i cirkulära banor, utan att utstråla energi. I dessa banor är orbitalvinkelmomentet konstant.

För elektronerna av en atom tillåts endast banor av vissa radier, som motsvarar vissa definierade energinivåer.

Andra postulatet

Inte alla banor är möjliga. Men när elektronen befinner sig i en omlopp som tillåts är den i ett tillstånd av specifik och konstant energi och avger inte energi (stationär energiomlopp).

I exempelvis väteatomen ges de tillåtna energierna för elektronen med följande ekvation:

Elektronenergierna hos en väteatom som alstras från ovanstående ekvation är negativa för var och en av värdena på n. När n ökar är energin mindre negativ och ökar därför.

När n är tillräckligt stor - till exempel, n = ∞ - är energin noll och representerar att elektronen har släppts och den joniserade atomen. Detta tillstånd av noll energi har en större energi än stater med negativa energier.

Tredje postulat

En elektron kan växla från en stationär energibana till en annan genom att utsända eller absorbera energi.

Den energi som emitteras eller absorberas kommer att vara lika med energiförskjutningen mellan de två tillstånden. Denna energi E är i form av en foton och ges genom följande ekvation:

E = h ν

I denna ekvation är E energin (absorberad eller utsläppt), h är Planckkonstanten (dess värde är 6,63 x 10-34 joule-sekunder [J-s]) och v är ljusfrekvensen, vars enhet är 1 / s.

Diagram över energinivåer för väteatomer

Bohr-modellen kunde tillfredsställande förklara vätgasens spektrum. Till exempel, inom våglängden av synligt ljus, är vätgasatorns emissionsspektrum följande:

Låt oss se hur du kan beräkna frekvensen hos några av de observerade ljusbanden; till exempel färgen röd.

Med den första ekvationen och ersätter n för 2 och 3 får du resultaten som visas i diagrammet.

Det är:

För n = 2, E2 = -5,45 x 10-19 J

För n = 3, E3 = -2,42 x 10-19 J

Det är då möjligt att beräkna energiförskjutningen för de två nivåerna:

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

Enligt ekvationen förklaras i det tredje postulatet AE = h v. Därefter kan du beräkna v (ljusfrekvens):

v = ΔE / h

Det är:

v = 3,43 x 10-19 J / 6,63 x 10-34 J-s

v = 4,56 x 1014 s-1 eller 4,56 x 1014 hz

Att vara λ = c / v, och ljusets hastighet c = 3 x 10 8 m / s, våglängden ges av:

A = 6,565 x 10 - 7 m (656,5 nm)

Detta är våglängdsvärdet för det röda bandet som observeras i spektrumet av väteledningar.

De tre huvudbegränsningarna för Bohr-modellen

1- Det anpassar sig till väteatomens spektrum men inte till spektra av andra atomer.

2- Elektronens vågformiga egenskaper är inte representerade i beskrivningen av detta som en liten partikel som kretsar kring atomkärnan.

3- Bohr misslyckas med att förklara varför klassisk elektromagnetism inte gäller hans modell. Det är därför att elektroner inte avger elektromagnetisk strålning när de befinner sig i en stationär omloppsbana.

Artiklar av intresse

Atommodell av Schrödinger.

Atommodell av Broglie.

Atommodell av Chadwick.

Atommodell av Heisenberg.

Atommodell av Perrin.

Atommodell av Thomson.

Atommodell av Dalton.

Atommodell av Dirac Jordanien.

Atommodell av Democritus.

referenser

  1. Brown, T. L. (2008). Kemi: den centrala vetenskapen. Upper Saddle River, NJ: Pearson Prentice Hall
  2. Eisberg, R., & Resnick, R. (2009). Kvantfysik hos atomer, molekyler, fasta substanser, kärnor och partiklar. New York: Wiley
  3. Atommodell av Bohr-Sommerfeld. Hämtat från: fisquiweb.es
  4. Joesten, M. (1991). Kemivärlden Philadelphia, Pa.: Saunders College Publishing, s. 76-78.
  5. Modèle de Bohr de l'Atome d'Hydrogène. Hämtad från fr.khanacademy.org
  6. Izlar, K. Retrospective sur l'atom: Le modèle de Bohr a cent ans. Hämtad från: home.cern