Bohra atoma modelis

Boha modelim ir atoms, kas sastāv no neliela, pozitīvi lādēta kodola, kuru riņķo negatīvi lādēti elektroni. Šeit tuvāk apskatīsim Bohra modeli, ko dažreiz sauc par Rutherford-Bohr modeli.

Nīls Bohrs 1915. gadā ierosināja Atoma Boha modeli. Tā kā Bohra modelis ir agrākā Rutherforda modeļa modifikācija, daži cilvēki Bohra modeli sauc par Rutherforda-Bora modeli. Mūsdienu atoma modeļa pamatā ir kvantu mehānika. Bohra modelī ir dažas kļūdas, taču tas ir svarīgi, jo tas apraksta lielāko daļu atomu teorijas pieņemto iezīmju bez visas mūsdienu versijas augsta līmeņa matemātikas. Atšķirībā no iepriekšējiem modeļiem, Bohra modelis izskaidro Ridberga formulu spektrālās emisijas līnijām atomu ūdeņraža.

Bora modelis ir planētu modelis, kurā negatīvi lādētie elektroni riņķo pa mazu, pozitīvi lādētu kodolu, kas līdzīgs planētām, kuras riņķo ap sauli (izņemot to, ka orbītas nav planētas). Saules sistēmas gravitācijas spēks matemātiski ir līdzīgs Kulona (elektriskajam) spēkam starp pozitīvi lādētu kodolu un negatīvi lādētiem elektroniem.

• Elektroni riņķo kodolu orbītās, kurām ir noteikts lielums un enerģija.
• Orbītas enerģija ir saistīta ar tās lielumu. Zemākā enerģija ir atrodama vismazākajā orbītā.
• Radiācija tiek absorbēta vai izstarota, kad elektrons pārvietojas no vienas orbītas uz otru.

Vienkāršākais Boha modeļa piemērs ir ūdeņraža atoms (Z = 1) vai ūdeņraža veida jons (Z> 1), kurā negatīvi lādēts elektrons riņķo ap nelielu pozitīvi lādētu kodolu. Elektromagnētiskā enerģija tiks absorbēts vai izstarots, ja elektrons pārvietojas no vienas orbītas uz otru. Tikai noteiktas elektronu orbītas ir atļauti. Iespējamo orbītu rādiuss palielinās, palielinoties n², kur n ir galvenais kvantu skaitlis. 3 → 2 pāreja rada pirmo rindiņu Balmer sērija. Ūdeņradim (Z = 1) iegūst fotonu ar viļņa garumu 656 nm (sarkanā gaisma).

Smagākie atomi kodolā satur vairāk protonu nekā ūdeņraža atoms. Lai atceltu visu šo protonu pozitīvo lādiņu, vajadzēja vairāk elektronu. Bohrs uzskatīja, ka katra elektronu orbīta spēj noturēt tikai noteiktu skaitu elektronu. Kad līmenis bija pilns, papildu elektroni tiks saspiesti līdz nākamajam līmenim. Tādējādi Bohra modelis smagākajiem atomiem aprakstīja elektronu čaulas. Modelis izskaidroja dažas no smagāko atomu atomu īpašībām, kuras nekad iepriekš nebija reproducētas. Piemēram, apvalka modelis izskaidroja, kāpēc atomi ir kļuvuši mazāki, pārvietojoties pa periodiskās tabulas periodu (rindu), kaut arī tiem bija vairāk protonu un elektronu. Tas arī izskaidroja, kāpēc cēlgāzes ir inertas un kāpēc periodiskā tabulas kreisajā pusē esošie atomi piesaista elektronus, bet labās puses pārstāvji tos zaudē. Tomēr modelī tika pieņemts, ka čaumalas elektroni nav mijiedarbojušies viens ar otru un nevarēja izskaidrot, kāpēc elektroni šķita neregulāri sakrauti.

• Tas pārkāpj Heizenberga nenoteiktības princips jo uzskata, ka elektroniem ir gan zināms rādiuss, gan orbīta.
• Bora modelis nodrošina nepareizu pamata stāvokļa vērtību orbītas leņķiskais impulss.
• Tas rada sliktas prognozes attiecībā uz lielāku atomu spektriem.
• Tas neprognozē spektrālo līniju relatīvo intensitāti.
• Boha modelis neizskaidro smalko struktūru un hiperfinansiālo struktūru spektrālajās līnijās.
• Tas neizskaidro Zeeman efektu.

Visizcilākais Bohra modeļa uzlabojums bija Sommerfelda modelis, kuru dažreiz sauc par Boha-Sommerfelda modeli. Šajā modelī elektroni pārvietojas elipsveida orbītā ap kodolu, nevis apļveida orbītā. Sommerfelda modelis labāk izskaidroja atomu spektrālos efektus, piemēram, Stārka efektu spektrālo līniju sadalīšanā. Tomēr modelis nevarēja pielāgot magnētisko kvantu numuru.

Galu galā Bohra modelis un uz tā balstītie modeļi tika aizstāti ar Volfganga Pauli modeli, kura pamatā bija kvantu mehānika 1925. gadā. Šis modelis tika pilnveidots, lai iegūtu modernu modeli, kuru 1926. gadā ieviesa Ervīns Šrodingers. Mūsdienās ūdeņraža atoma uzvedība tiek izskaidrota, izmantojot viļņu mehāniku, lai aprakstītu atomu orbitāles.

• Lakhtakia, Akhlesh; Salpeters, Edvīns E. (1996). "Ūdeņraža modeļi un veidotāji". Amerikas fizikas žurnāls. 65 (9): 933. Bībeles kods: 1997AmJPh..65..933L. doi:10.1119/1.18691
• Linuss Karls Paulings (1970). "5-1. Nodaļa". Vispārīgā ķīmija (3. izd.). Sanfrancisko: W.H. Freeman & Co. ISBN 0-486-65622-5.
• Nīls Bohrs (1913). "Par atomu un molekulu konstitūciju, I daļa" (PDF). Filozofiskais žurnāls. 26 (151): 1–24. doi:10.1080/14786441308634955
• Nīls Bohrs (1914). "Hēlija un ūdeņraža spektri". Daba. 92 (2295): 231–232. doi: 10.1038 / 092231d0