Bohr Karakteristiklerinin Atom Modeli, Postülatlar, Sınırlamalar



Bohr'un atom modeli Danimarkalı fizikçi Neils Bohr (1885-1962) tarafından önerilen atomun bir temsilidir. Model, elektronun yörüngede atom çekirdeği çevresinde sabit bir mesafede hareket ettiğini, eşit bir dairesel hareketi tanımladığını belirtir. Yörüngeler - veya enerji seviyeleri, onlar olarak adlandırılan - farklı enerjilerdir.

Elektron yörüngeyi her değiştirdiğinde, "kanta" denilen sabit miktarlarda enerji yayar veya absorbe eder. Bohr, hidrojen atomu tarafından yayılan (veya absorbe edilen) ışık spektrumunu açıkladı. Bir elektron bir yörüngeden diğerine çekirdeğe doğru hareket ettiğinde, dalga boyu ve enerji özellikleri olan bir enerji kaybı ve ışık yayılır..

Bohr, elektronun çekirdeğe ne kadar yakın olduğunu göz önünde bulundurarak elektronun enerji seviyelerini numaralandırdı, enerji durumu düştü. Bu şekilde, elektron çekirdekten uzaklaştıkça, enerji seviyesi sayısı artar ve dolayısıyla enerji durumu artar..

indeks

  • 1 ana özellikleri
    • 1.1 Zamanın diğer model ve teorilerine dayanır.
    • 1.2 Deneysel kanıt
    • 1.3 Elektronlar enerji seviyelerinde bulunur
    • 1.4 Enerji olmadan elektron hareketi olmaz
    • 1.5 Her katmandaki elektron sayısı
    • 1.6 Elektronlar enerji yaymadan dairesel yörüngelerde döner
    • 1.7 İzin verilen yörüngeler
    • 1.8 Atlamalarda yayılan veya emilen enerji
  • 2 Bohr atom modelinin varsayımları
    • 2.1 İlk varsayım
    • 2.2 İkinci varsayım
    • 2.3 Üçüncü varsayım
  • Hidrojen atomları için 3 enerji seviyesi diyagramı
  • 4 Bohr modelinin 3 ana sınırlaması
  • 5 ilgi makaleleri
  • 6 Kaynakça

Ana özellikleri

Bohr modelinin özellikleri önemlidir çünkü daha eksiksiz bir atom modelinin geliştirilmesine giden yolu belirlediler. Başlıca olanlar:

Zamanın diğer modellerine ve teorilerine dayanır.

Bohr'un modeli, Rutherford'un atom modeli tarafından desteklenen kuantum teorisini ve Albert Einstein'ın fotoelektrik etkisinden alınan fikirleri birleştiren ilk model oldu. Aslında Einstein ve Bohr arkadaş oldular.

Deneysel kanıt

Bu modele göre, atomlar ancak elektronlar izin verilen yörüngeler arasında atlarsa radyasyonu emer veya yayar. Alman fizikçiler James Franck ve Gustav Hertz, 1914'te bu devletlerin deneysel kanıtlarını aldı..

Elektronlar enerji seviyelerinde bulunur

Elektronlar çekirdeği çevreler ve kesikli olan ve kuantum sayılarıyla tanımlanan belirli enerji seviyelerinde bulunurlar..

Bu seviyelerin enerji değeri, daha sonra detaylandırılacak denklemlerle hesaplanabilen ana kuantum sayısı denilen n sayısının bir fonksiyonu olarak bulunur..

Enerji olmadan elektronun hareketi yoktur

Yukarıdaki şekilde kuantum sıçramasına neden olan bir elektron gösterilmektedir..

Bu modele göre, enerjisiz elektronun bir seviyeden diğerine hareketi yoktur, enerji olmadan olduğu gibi, iki mıknatısı düşen veya ayıran bir nesneyi kaldırmak mümkün değildir.

Bohr kuantumu bir elektronun bir seviyeden diğerine geçmesi için gereken enerji olarak önerdi. Ayrıca, bir elektron tarafından işgal edilen en düşük enerji seviyesinin "temel durum" olarak adlandırıldığını belirtti. "Heyecanlı devlet", bir elektronun daha yüksek enerjili bir yörüngeye geçişinden kaynaklanan daha dengesiz bir durumdur. 

Her katmandaki elektron sayısı

Her katmana uyan elektronlar 2n ile hesaplanır.2 

Periyodik tablonun bir parçası olan ve aynı sütunda olan kimyasal elementler son kattaki aynı elektronlara sahiptir. İlk dört katmandaki elekron sayısı 2, 8, 18 ve 32 olacaktır..

Elektronlar enerji yaymadan dairesel yörüngelerde dönerler.

Bohr's First Postulate'e göre, elektronlar, atomun çekirdeği etrafındaki ve enerji yaymadan dairesel yörüngeleri tanımlarlar..

Yörüngelere izin verildi

Bohr'un İkinci Duruşuna göre, bir elektron için izin verilen tek yörünge, elektronun açısal momentumunun L, Planck sabitinin tamsayısı katlarıdır. Matematiksel olarak şöyle ifade edilir:

Sıçramalarda yayılan veya emilen enerji

Üçüncü Postulate'e göre, elektronlar bir yörüngeden diğerine atlar içinde enerji yayarlar ya da absorbe ederler. Yörünge atlamada, enerjisi matematiksel olarak temsil edilen bir foton yayılır veya emilir:

Bohr atom modelinin varsayımları

Bohr, elektronların pozitif yüklü bir çekirdeğin yanı sıra Güneş çevresindeki gezegenlerin etrafında döndüğüne göre atomun gezegensel modeline süreklilik kazandırdı.

Ancak, bu model klasik fiziğin varsayımlarından birine meydan okuyor. Buna göre, dairesel bir yolda hareket eden elektrik yükü (elektron gibi) olan bir parçacık, elektromanyetik radyasyon emisyonu ile sürekli enerji kaybetmelidir. Enerji kaybedildiğinde, elektron çekirdeğe düşene kadar bir spiral takip etmek zorunda kalacak.

Bohr daha sonra klasik fizik yasalarının atomlarda gözlenen kararlılığı tanımlamak için en uygun olmadığını varsaydı ve aşağıdaki üç önermeyi sundu:

İlk varsayım

Elektron, enerji yaymadan çekirdeğin etrafında dönen yörüngelerde döner. Bu yörüngelerde yörünge açısal momentumu sabittir.

Bir atomun elektronları için, belirli tanımlanmış enerji seviyelerine karşılık gelen, yalnızca belirli yarıçaplı yörüngelere izin verilir..

İkinci varsayım

Bütün yörüngeler mümkün değildir. Ancak, elektron izin verilen bir yörüngeye girdiğinde, belirli ve sabit bir enerji durumundadır ve enerji yaymaz (sabit enerji yörüngesi).

Örneğin, hidrojen atomunda elektron için izin verilen enerjiler aşağıdaki denklemle verilir:

Yukarıdaki denklemden üretilen bir hidrojen atomunun elektron enerjileri, n'nin her biri için negatiftir. N arttıkça, enerji daha az negatif olur ve bu nedenle artar.

N yeterince büyük olduğunda, örneğin n = ∞-enerji sıfırdır ve elektronun serbest bırakıldığını ve iyonlaştırılmış atomu temsil eder. Bu sıfır enerji durumu, negatif enerjileri olan devletlerden daha fazla enerji harcar.

Üçüncü varsayım

Bir elektron, enerji yayarak ya da emerek sabit bir enerji yörüngesinden diğerine geçebilir.

Yayılan veya absorbe edilen enerji, iki durum arasındaki enerji farkına eşit olacaktır. Bu enerji E, bir foton şeklindedir ve aşağıdaki denklem ile verilir:

E = h ν

Bu denklemde E enerjidir (absorbe edilir veya yayılır), h Planck sabitidir (değeri 6.63 x 10-34 joule-saniye [J-s]) ve ν, birimi 1 / s olan ışığın frekansıdır..

Hidrojen atomları için enerji seviyelerinin diyagramı

Bohr modeli, hidrojen atomunun spektrumunu tatmin edici bir şekilde açıklayabildi. Örneğin, görünür ışığın dalga boyları aralığında, hidrojen atomunun emisyon spektrumu aşağıdaki gibidir:

Gözlenen ışık bantlarından bazılarının frekansını nasıl hesaplayabileceğinizi görelim; örneğin, kırmızı renk.

İlk denklemi kullanarak ve n'yi 2 ve 3 olarak değiştirerek şemada görünen sonuçları elde edersiniz..

Bu:

N = 2, E için2 = -5.45 x 10-19 J

N = 3, E için3 = -2,42 x 10-19 J

Daha sonra iki seviye için enerji farkını hesaplamak mümkündür:

ΔE = E3 - E2 = (-2,42 - (- 5,45)) x 10 - 19 = 3.43 x 10 - 19 J

Üçüncü varsayımda açıklanan denkleme göre ΔE = h ν. Ardından ν (ışığın frekansı) değerini hesaplayabilirsiniz:

ν = ΔE / s

Bu:

ν = 3.43 x 10-19 J / 6,63 x 10-34 J-s

= 4.56 x 1014 s-1 veya 4.56 x 1014 Hz

Λ = c / ν ve ışık hızı c = 3 x 10 olan 8 m / s, dalga boyu şöyle verilir:

λ = 6.565 x 10 - 7 m (656.5 nm)

Bu, hidrojen çizgileri spektrumunda gözlenen kırmızı bandın dalga boyu değeridir..

Bohr modelinin 3 ana sınırlaması

1- Hidrojen atomunun spektrumuna adapte olur, fakat diğer atomların spektrumuna adapte olmaz.

2- Elektronun dalgalı özellikleri, bunun tanımında atom çekirdeğinin etrafında dönen küçük bir parçacık olarak gösterilmemiştir..

3- Bohr neden klasik elektromanyetizmanın modeline uygulanmadığını açıklayamıyor. Bu yüzden, elektronlar sabit bir yörüngede olduklarında elektromanyetik radyasyon yaymazlar..

İlgili makaleler

Schrödinger'in atom modeli.

Broglie'nin Atom Modeli.

Chadwick'in atom modeli.

Heisenberg'in atom modeli.

Perrin'in atomik modeli.

Thomson'ın atom modeli.

Dalton'un atom modeli.

Dirac Jordan'ın atom modeli.

Demokritusun Atomik Modeli.

referanslar

  1. Brown, T.L. (2008). Kimya: merkezi bilim Upper Saddle River, NJ: Pearson Prentice Salonu
  2. Eisberg, R., ve Resnick, R. (2009). Atom, molekül, katı, çekirdek ve parçacıkların kuantum fiziği. New York: Wiley
  3. Bohr-Sommerfeld'in atom modeli. Alınan: fisquiweb.es
  4. Joesten, M. (1991). Kimya dünyası Philadelphia, Pa.: Saunders College Yayınları, s.76-78.
  5. Modèle de Bohr de l'atome d'hydrogène. Fr.khanacademy.org sitesinden alındı.
  6. İzlar, K. Retrospektif sur l'atome: le modèle de Bohr a cent ans. Alınan kaynak: home.cern