Teoria Bohra atomu wodoru Wykonała: Madej Monika Wydział: Górnictwa i Geoinżynierii 10.03.2016

Charakterystyka i budowa atomu Atom – jest najmniejszym, niepodzielnym metodami chemicznymi składnikiem materii. Zbudowany jest on z jądra oraz elektronów. Źródło: http://www.askamathematician.com

Modele atomu Model Thomsona - zwany także modelem "'ciasta z rodzynkami”. W modelu tym Thomson założył, że każdy atom jest zbudowany z jednorodnej kuli naładowanej dodatnio, wewnątrz której znajdują się ujemnie naładowane elektrony. Model Rutherforda - wprowadzał bliskie współczesnemu modelowi założenia: - ładunek dodatni zgromadzony jest w niewielkim jądrze gromadzącym większość masy atomu, ujemnie naładowane elektrony okrążają jądro. Model Bohra - powstał na podstawie założeń Rutherforda, dodatkowo uwzględniając efekty kwantowe.  Przez analogię do ruchu planet wokół Słońca model ten nazwano "modelem planetarnym atomu". Źródło: pl.wikipedia.org

Źródło: http://popul.ifj.edu.pl Jądro atomu to centralna część atomu zbudowana z protonów i neutronów, jest kilkadziesiąt tysięcy razy mniejsze od całego atomu, skupia w sobie praktycznie całą masę atomu. Źródło: http://popul.ifj.edu.pl

Modele budowy jądra Model oddziałujących bozonów Model kroplowy Model powłokowy Model kolektywny Źródło: http://fizyka.net.pl/

Jądra trwałe i nietrwałe Tylko niektóre jądra atomowe są trwałe; Większość jąder atomowych o liczbie atomowej od 1 (wodór) aż do 83 (bizmut) posiada trwałe izotopy. Trwałość jądra można przewidzieć na podstawie energii wiązania, którą da się wyznaczyć doświadczalnie porównując masę jądra z masą składników hipotetycznego rozpadu (niedoboru masy). Dla średnich i ciężkich jąder energia wiązania jest wprost proporcjonalna do liczby nukleonów. Jądra z parzystą ilością neutronów i protonów (parzysto-parzyste) cechują się największą trwałością i można je odnaleźć na Ziemi w znacznych ilościach.

Model atomu Bohra Sformułowana w 1913 roku przez Nielsa Bohra teoria atomu wodoru. Odegrała istotną rolę w rozwoju mechaniki kwantowej. Według jej założeń elektron krąży wokół jądra jako naładowany punkt materialny, przyciągany do jądra siłami elektrostatycznymi. Źródło: encyklopedia.pwn.pl

Postulaty Bohra Postulat I Elektron w atomie wodoru może przebywać tylko na takich orbitach, dla których jego moment pędu jest całkowitą wielokrotnością stałej Plancka podzielonej przez 2π. Orbita taka nazywana jest orbitą stacjonarną.  Postulat ten można zapisać równaniem: gdzie: L – moment pędu elektronu, n = 1, 2, 3,…, h – stała Plancka.

Postulaty Bohra Postulat II Przy przechodzeniu atomu z jednego stanu stacjonarnego do innego zostaje wyemitowany lub pochłonięty kwant energii. Gdy elektron przeskakuje z toru stacjonarnego o większej energii E2 na tor stacjonarny o mniejszej energii E1, wysyła foton energii, a gdy przeskakuje z toru stacjonarnego o mniejszej energii E1 na tor stacjonarny o większej energii E2, pochłania foton energii. Przejściom takim towarzyszy zmiana orbity z r1 na r2 lub odwrotnie. W związku z tym mówi się obrazowo, że na gruncie teorii Bohra promieniowanie jest wynikiem przeskoku elektronowego. Gdy elektron o masie me i prędkości V krąży po torze kołowym o promieniu r, to jego moment pędu jest dany wzorem:

Widmo atomu wodoru Promieniowanie nosi nazwę widma i składa się z pasm promieniowania o określonej długości fali, co w świetle widzialnym można zobaczyć jako oddzielne pasma o różnej barwie. Widmo to nie jest ciągłe, jest dyskretne – przyjmuje jedynie niektóre wartości długości fal. Źródło: http://zasoby1.open.agh.edu.pl/

Schemat powstawania serii widma emisyjnego wodoru Źródło: http://www.ftj.agh.edu.pl/

Konsekwencje postulatów Bohra promienie orbit elektronu oraz energie elektronu na poszczególnych orbitach są również skwantowane; elektron może krążyć tylko po określonych orbitach zwanych stabilnymi (stacjonarnymi), ponadto – krążąc po tych orbitach – nie emituje promieniowania; Model Bohra, jakkolwiek będący sztucznym połączeniem mechaniki klasycznej i ograniczeń kwantowych, daje prawidłowe wyniki dotyczące wartości energii elektronu na kolejnych orbitach i promieni tych orbit w przypadku atomu wodoru i atomów pierwiastków wodoropodobnych.

Odrzucenie teorii Chociaż teoria Bohra odniosła sukces w przypadku wodoru, przynosząc mu w 1922 Nagrodę Nobla nie udało się przy jej pomocy uzyskać ilościowo poprawnych wyników dla innych pierwiastków. Ponadto okazało się, że jest ona sprzeczna z nieznanymi jeszcze wówczas postulatami de Broglie'a i Heisenberga. Dlatego została odrzucona i zastąpiona nową w której wykorzystano postulat Louisa de Broglie'a, według którego cząstki wykazują własności falowe.

Bibliografia D. Halliday, R. Resnick, J. Walker, „Podstawy fizyki”, PWN, Warszawa 2006; J. Massalski, „Fizyka dla inżynierów - część II, Fizyka Współczesna”, Wydawnictwo Naukowo- Techniczne, Warszawa 1975; http://pl.wikipedia.org/; http://www.ftj.agh.edu.pl/; fizyka.net.pl.

Dziękuje za uwagę