แบบจำลองอะตอมของลักษณะบอร์, สมมุติฐาน, ข้อ จำกัด

แบบจำลองอะตอมของ Bohr เป็นตัวแทนของอะตอมที่เสนอโดยนักฟิสิกส์ชาวเดนมาร์ก Neils Bohr (1885-1962) แบบจำลองระบุว่าอิเล็กตรอนเคลื่อนที่เป็นวงโคจรในระยะห่างคงที่รอบนิวเคลียสอะตอมโดยอธิบายการเคลื่อนที่เป็นวงกลมสม่ำเสมอ วงโคจร - หรือระดับพลังงานในขณะที่เขาเรียกพวกเขา - เป็นพลังงานที่แตกต่างกัน.

ทุกครั้งที่อิเล็กตรอนเปลี่ยนวงโคจรมันจะปล่อยหรือดูดซับพลังงานในปริมาณคงที่เรียกว่า "ควอนตั้ม" บอร์อธิบายสเปกตรัมของแสงที่ปล่อยออกมา (หรือดูดซับ) โดยอะตอมไฮโดรเจน เมื่ออิเล็กตรอนเคลื่อนที่จากวงโคจรหนึ่งไปยังอีกนิวเคลียสจะมีการสูญเสียพลังงานและแสงถูกปล่อยออกมาพร้อมกับความยาวคลื่นและลักษณะพลังงาน.

Bohr นับระดับพลังงานของอิเล็กตรอนโดยพิจารณาว่ายิ่งอิเล็กตรอนอยู่ใกล้นิวเคลียสมากเท่าไรสถานะพลังงานก็จะยิ่งต่ำลงเท่านั้น ด้วยวิธีนี้ยิ่งอิเล็กตรอนอยู่ห่างจากนิวเคลียสมากเท่าไรค่าของระดับพลังงานก็จะสูงขึ้นเท่านั้นดังนั้นสถานะพลังงานจะสูงขึ้น.

ดัชนี

• 1 คุณสมบัติหลัก
  • 1.1 เป็นไปตามรุ่นและทฤษฎีอื่น ๆ ของเวลา
  • 1.2 หลักฐานการทดลอง
  • 1.3 อิเล็กตรอนมีอยู่ในระดับพลังงาน
  • 1.4 หากไม่มีพลังงานจะไม่มีการเคลื่อนที่ของอิเล็กตรอน
  • 1.5 จำนวนอิเล็กตรอนในแต่ละชั้น
  • 1.6 อิเล็กตรอนหมุนเป็นวงโคจรเป็นวงกลมโดยไม่มีพลังงานแผ่
  • 1.7 อนุญาตให้โคจรได้
  • 1.8 พลังงานที่ปล่อยออกมาหรือดูดซับในการกระโดด
• 2 สมมุติฐานของแบบจำลองอะตอมโบห์ร์
  • 2.1 สมมุติก่อน
  • 2.2 หลักที่สอง
  • 2.3 สมมุติที่สาม
• 3 แผนภาพระดับพลังงานสำหรับอะตอมไฮโดรเจน
• 4 ข้อ จำกัด หลัก 3 ประการของรุ่น Bohr
• 5 บทความที่น่าสนใจ
• 6 อ้างอิง

คุณสมบัติหลัก

ลักษณะของแบบจำลอง Bohr มีความสำคัญเนื่องจากพวกเขากำหนดเส้นทางสู่การพัฒนาแบบจำลองอะตอมที่สมบูรณ์ยิ่งขึ้น คนหลักคือ:

มันขึ้นอยู่กับรุ่นอื่น ๆ และทฤษฎีของเวลา

แบบจำลองของ Bohr เป็นครั้งแรกที่รวมทฤษฎีควอนตัมที่ได้รับการสนับสนุนโดยแบบจำลองอะตอมของรัทเธอร์ฟอร์ดและแนวคิดที่เกิดจากโฟโตอิเล็กทริกของอัลเบิร์ตไอน์สไตน์ อันที่จริง Einstein และ Bohr เป็นเพื่อนกัน.

หลักฐานการทดลอง

ตามแบบจำลองนี้อะตอมดูดซับหรือปล่อยรังสีเฉพาะเมื่ออิเล็กตรอนกระโดดระหว่างวงโคจรที่อนุญาต นักฟิสิกส์ชาวเยอรมัน James Franck และ Gustav Hertz ได้รับหลักฐานการทดลองของรัฐเหล่านี้ในปี 1914.

อิเล็กตรอนมีอยู่ในระดับพลังงาน

อิเล็กตรอนล้อมรอบนิวเคลียสและมีอยู่ในระดับพลังงานซึ่งไม่ต่อเนื่องและอธิบายไว้ในจำนวนควอนตัม.

ค่าพลังงานของระดับเหล่านี้มีอยู่เป็นฟังก์ชั่นของจำนวน n เรียกว่าหมายเลขควอนตัมหลักซึ่งสามารถคำนวณได้ด้วยสมการที่จะมีรายละเอียดในภายหลัง.

หากไม่มีพลังงานจะไม่มีการเคลื่อนที่ของอิเล็กตรอน

ภาพประกอบด้านบนแสดงอิเล็กตรอนที่กระโดดข้ามควอนตัม.

ตามโมเดลนี้หากไม่มีพลังงานจะไม่มีการเคลื่อนที่ของอิเล็กตรอนจากระดับหนึ่งไปสู่อีกระดับเหมือนกับที่ไม่มีพลังงานมันเป็นไปไม่ได้ที่จะยกวัตถุที่หล่นหรือแยกแม่เหล็กสองอัน.

บอร์เสนอควอนตัมเป็นพลังงานที่อิเล็กตรอนต้องการจากระดับหนึ่งไปอีกระดับหนึ่ง นอกจากนี้เขายังระบุด้วยว่าระดับพลังงานต่ำสุดที่อิเล็กตรอนถูกเรียกว่า "สถานะพื้น" "สถานะที่น่าตื่นเต้น" เป็นสถานะที่ไม่เสถียรมากขึ้นซึ่งเป็นผลมาจากการผ่านของอิเล็กตรอนไปสู่การโคจรของพลังงานที่สูงขึ้น. 

จำนวนอิเล็กตรอนในแต่ละชั้น

อิเล็กตรอนที่เหมาะสมในแต่ละชั้นจะคำนวณด้วย 2n² 

องค์ประกอบทางเคมีที่เป็นส่วนหนึ่งของตารางธาตุและที่อยู่ในคอลัมน์เดียวกันจะมีอิเล็กตรอนเหมือนกันในชั้นสุดท้าย จำนวน elecrones ในสี่เลเยอร์แรกจะเป็น 2, 8, 18 และ 32.

อิเล็กตรอนหมุนเป็นวงโคจรเป็นวงกลมโดยไม่ต้องใช้พลังงานแผ่

อ้างอิงจากสัจพจน์แรกของ Bohr อิเล็กตรอนอธิบายวงโคจรรอบ ๆ นิวเคลียสของอะตอมโดยไม่มีพลังงานแผ่.

อนุญาตให้โคจรได้

จากการอ้างอิงที่สองของ Bohr วงโคจรที่ได้รับอนุญาตเพียงอย่างเดียวของอิเล็กตรอนก็คือพวกมันซึ่งโมเมนตัมเชิงมุม L ของอิเล็กตรอนนั้นเป็นจำนวนเต็มคูณของค่าคงตัวพลังค์ ทางคณิตศาสตร์มันแสดงเช่นนี้:

พลังงานที่ปล่อยออกมาหรือดูดซับในการกระโดด

ตามทฤษฏีที่สามอิเล็กตรอนจะปล่อยหรือดูดซับพลังงานในการกระโดดจากวงโคจรหนึ่งไปยังอีกวงโคจร ในการกระโดดของวงโคจรโฟตอนจะถูกปล่อยออกมาหรือถูกดูดซับซึ่งพลังงานจะเป็นตัวแทนทางคณิตศาสตร์:

สมมุติฐานของโมเดลอะตอมของบอร์

บอร์ให้ความต่อเนื่องกับแบบจำลองดาวเคราะห์ของอะตอมตามที่อิเล็กตรอนโคจรรอบนิวเคลียสที่มีประจุบวกเช่นเดียวกับดาวเคราะห์รอบดวงอาทิตย์.

อย่างไรก็ตามรุ่นนี้ท้าทายหนึ่งในสมมุติฐานของฟิสิกส์คลาสสิก ตามนี้อนุภาคที่มีประจุไฟฟ้า (เช่นอิเล็กตรอน) ที่เคลื่อนที่ในเส้นทางวงกลมควรจะสูญเสียพลังงานอย่างต่อเนื่องโดยการปล่อยคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า เมื่อสูญเสียพลังงานอิเล็กตรอนจะต้องติดตามเกลียวจนกว่าจะตกอยู่ในนิวเคลียส.

บอร์สันนิษฐานว่ากฎของฟิสิกส์คลาสสิกไม่เหมาะสมที่สุดในการอธิบายความเสถียรที่สังเกตได้ในอะตอมและเขาได้เสนอสามข้อต่อไปนี้:

ยืนยันก่อน

อิเล็กตรอนหมุนรอบนิวเคลียสในวงโคจรโดยไม่ต้องใช้พลังงาน ในวงโคจรเหล่านี้โมเมนตัมเชิงมุมของวงโคจรคงที่.

สำหรับอิเล็กตรอนของอะตอมจะอนุญาตให้โคจรรอบรัศมีที่แน่นอนได้เท่านั้นซึ่งสอดคล้องกับระดับพลังงานที่กำหนด.

สมมุติที่สอง

ไม่ใช่ทุกวงโคจรที่เป็นไปได้ แต่เมื่ออิเล็กตรอนอยู่ในวงโคจรที่ได้รับอนุญาตมันจะอยู่ในสถานะของพลังงานเฉพาะและคงที่และไม่ปล่อยพลังงาน (วงโคจรของพลังงานคงที่).

ตัวอย่างเช่นในไฮโดรเจนอะตอมพลังงานที่ได้รับอนุญาตสำหรับอิเล็กตรอนจะได้รับจากสมการต่อไปนี้:

พลังงานอิเล็กตรอนของอะตอมไฮโดรเจนที่สร้างขึ้นจากสมการข้างต้นเป็นค่าลบสำหรับแต่ละค่าของ n เมื่อเพิ่มขึ้น n พลังงานจะเป็นลบน้อยลงดังนั้นจะเพิ่มขึ้น.

เมื่อ n มีขนาดใหญ่พอตัวอย่าง n = ∞-พลังงานเป็นศูนย์และแสดงว่าอิเล็กตรอนถูกปล่อยออกมาและอะตอมที่แตกตัวเป็นไอออน สถานะของพลังงานศูนย์นี้จะมีพลังงานมากกว่ารัฐที่มีพลังงานเป็นลบ.

สัจพจน์ประการที่สาม

อิเล็กตรอนสามารถเปลี่ยนจากวงโคจรพลังงานคงที่ไปยังอีกด้วยการปล่อยหรือดูดซับพลังงาน.

พลังงานที่ปล่อยออกมาหรือดูดซับจะเท่ากับความแตกต่างของพลังงานระหว่างสองรัฐ พลังงาน E นี้อยู่ในรูปของโฟตอนและได้มาจากสมการต่อไปนี้:

E = h ν

ในสมการนี้ E คือพลังงาน (ดูดกลืนหรือปล่อยออกมา) h คือค่าคงตัวพลังค์ (ค่าของมันคือ 6.63 x 10^-34 joule-seconds [J-s]) และνคือความถี่ของแสงซึ่งหน่วยคือ 1 / s.

แผนผังระดับพลังงานสำหรับอะตอมไฮโดรเจน

แบบจำลองบอร์สามารถอธิบายสเปกตรัมของอะตอมไฮโดรเจนได้อย่างน่าพอใจ ตัวอย่างเช่นในช่วงความยาวคลื่นของแสงที่มองเห็นสเปกตรัมการปล่อยของอะตอมไฮโดรเจนจะเป็นดังนี้:

มาดูกันว่าคุณสามารถคำนวณความถี่ของแถบแสงที่สังเกตได้อย่างไร ตัวอย่างเช่นสีแดง.

การใช้สมการแรกและการแทนที่ n สำหรับ 2 และ 3 คุณจะได้ผลลัพธ์ที่ปรากฏในแผนภาพ.

นั่นคือ:

สำหรับ n = 2, E₂ = -5.45 x 10^-19 J

สำหรับ n = 3, E₃ = -2.42 x 10^-19 J

จากนั้นเป็นไปได้ที่จะคำนวณความแตกต่างของพลังงานสำหรับสองระดับ:

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

ตามสมการที่อธิบายในข้อที่สามΔE = h ν จากนั้นคุณสามารถคำนวณν (ความถี่ของแสง):

ν = ΔE / h

นั่นคือ:

ν = 3.43 x 10^-19 J / 6.63 x 10^-34 J-s

ν = 4.56 x 10¹⁴ s^-1 หรือ 4.56 x 10¹⁴ เฮิร์ตซ์

เป็นλ = c / νและความเร็วของแสง c = 3 x 10 ⁸ m / s ความยาวคลื่นกำหนดโดย:

λ = 6,565 x 10 ^{- 7} m (656.5 nm)

นี่คือค่าความยาวคลื่นของแถบสีแดงที่พบในสเปกตรัมของเส้นไฮโดรเจน.

ข้อ จำกัด ที่สำคัญ 3 ประการของรุ่น Bohr

1- มันปรับให้เหมาะกับสเปกตรัมของอะตอมไฮโดรเจน แต่ไม่ให้สเปกตรัมของอะตอมอื่น ๆ.

2- คุณสมบัติการแยกตัวของอิเล็กตรอนไม่ได้แสดงในรายละเอียดของสิ่งนี้ว่าเป็นอนุภาคขนาดเล็กที่หมุนรอบนิวเคลียสของอะตอม.

3- Bohr ล้มเหลวในการอธิบายว่าทำไมแม่เหล็กไฟฟ้าแบบดั้งเดิมใช้ไม่ได้กับแบบจำลองของเขา นั่นคือเหตุผลที่อิเล็กตรอนไม่ปล่อยคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าเมื่อพวกมันอยู่ในวงโคจรนิ่ง.

บทความที่น่าสนใจ

แบบจำลองอะตอมของSchrödinger.

แบบจำลองอะตอมของ Broglie.

แบบจำลองอะตอมของ Chadwick.

แบบจำลองอะตอมของไฮเซนเบิร์ก.

แบบจำลองอะตอมของเพอร์ริน.

แบบจำลองอะตอมของทอมสัน.

แบบจำลองอะตอมของดาลตัน.

แบบจำลองอะตอมของ Dirac Jordan.

แบบจำลองอะตอมของพรรคประชาธิปัตย์.

การอ้างอิง

1. สีน้ำตาล, T. L. (2008) เคมี: วิทยาศาสตร์กลาง อัปเปอร์แซดเดิลริเวอร์: เพียร์สันเพียร์สันฮอลล์
2. Eisberg, R. , & Resnick, R. (2009). ฟิสิกส์ควอนตัมของอะตอมโมเลกุลของแข็งนิวเคลียสและอนุภาค. นิวยอร์ก: ไวลีย์
3. แบบจำลองอะตอมของ Bohr-Sommerfeld สืบค้นจาก: fisquiweb.es
4. Joesten, M. (1991) โลกแห่งเคมี Philadelphia, Pa.: Saunders College Publishing, pp.76-78.
5. Modèle de Bohr de l'atome d'hydrogène สืบค้นจาก fr.khanacademy.org
6. Izlar, K. Retrospective sur l'atome: le modèle de Bohr ร้อยละ ans ดึงจาก: home.cern