Budowa atomu Poglądy na budowę atomu. Model Bohra. Postulaty Bohra Pojęcie stanu podstawowego i wzbudzonego atomu. Całkowita energia elektronu w atomie wodoru. Zgodność wzoru Balmera z modelem Bohra.

Modele budowy atomów: Niepodzielna kulka - głosił, że atom jest niepodzielną, sztywną, bez struktury wewnętrznej kulką, Model rodzynkowy Thomsona - odkrycie elektronów zmienia poglądy, teraz atom jest kulką, w której są mniejsze kulki (elektrony), tak jak w cieście są rodzynki, Model jądrowy Rutherforda - większość masy i całkowity ładunek dodatni skupiony jest w małej przestrzeni w centrum atomu zwanej jądrem, elektrony krążą wokół jądra, Model planetarny (Bohra) - elektrony mogą poruszać się wokół jądra tylko po określonych orbitach, wyjaśnia jak poruszają się elektrony wokół jądra, ale nie podaje przyczyny, Model kwantowy (ruchu elektronów wokół jądra) - mechanika kwantowa wyjaśnia dlaczego elektrony przyjmują określone energie. Kolejne modele wyjaśniają budowę jądra atomowego na gruncie mechaniki klasycznej a następnie kwantowej.

Model atomu wg. koncepcji Thompsona Model ciasta z rodzynkami - ładunki ujemne (elektrony) porozrzucane równomiernie w dużej strukturze ładunku dodatniego

Ernest Rutherford (1871-1937) Cząstki alfa przepuścił, przez bardzo cienką złotą folię. Rozkład kątowy rozproszonych cząstek skłonił Rutherforda do wysnucia wniosku, że cała masa oraz dodatni ładunek atomu skupiony jest w bardzo niewielkiej objętości. W ten sposób potwierdził on eksperymentalnie istnienie jądra atomowego.

Eksperyment Rutherforda. Górny rysunek: według teorii Thomsona cząstki alfa swobodnie pokonują wnętrze atomu. Dolny rysunek: obserwowany rezultat eksperymentu: niewielka część cząstek jest odbijana ukazując mały skoncentrowany w niewielkiej przestrzeni ładunek dodatni

Elektron i proton Elektron Proton ładunek elektryczny równy e = -1,6021917(70) x 10-19 C (ujemny ładunek elektryczny elementarny) masa spoczynkowa me≈9,10938 x 10-31kg. Proton ładunek elektryczny e = 1,60217653(14) × 10-19 C masa spoczynkowa: mp = 1,67262171(29) x 10 -27 kg

Niels Bohr (1885-1962) Niels Henrik David Bohr (ur. 7 października 1885 w Kopenhadze - zm. 18 listopada 1962 w Kopenhadze) fizyk duński, laureat Nagrody Nobla z dziedziny fizyki w roku 1922 za opracowanie teorii budowy (struktury) atomu.

Model Bohra Elektron krąży wokół jądra jako naładowany punkt materialny, przyciągany do jądra siłami elektrostatycznymi. Przez analogię do ruchu planet wokół Słońca model ten nazwano "modelem planetarnym atomu".

Model planetarny (Bohra)

Model atomu innego pierwiastka

Pierwszy postulat Bohra - kwantowy W atomie istnieją takie orbity, po których poruszające się elektrony nie promieniują energii - orbity te nazwał stacjonarnymi.

Poziomy energetyczne

Stany atomu Stan podstawowy atomu – to stan stacjonarny atomu, w którym elektron porusza się po orbicie o najniższej energii. Stan wzbudzony atomu – każdy dozwolony stan, w którym elektron porusza się po orbicie o wyższej energii.

Drugi postulat Bohra 2. Podczas zmiany orbity przez elektron atom pochłania lub emituje kwant energii (foton). Promieniowanie emitowane w czasie takiego przejścia jest jednorodne i jego częstość określona jest wzorem: hv = E1-E2, gdzie h - stała Plancka, E1 i E2 energie układu w obu stanach stacjonarnych.

Emisja lub absorpcja

Widmo atomu wodoru  Teoria Bohra tłumaczyła powstawanie liniowych widm atomu wodoru. Załóżmy, że jedyny elektron tego atomu jest na pierwszej orbicie stacjonarnej. Po dostarczeniu do atomu energii elektron może przeskoczyć na którąś z wyższych orbit. Następnie elektron znajdujący się na wyższej orbicie niż pierwsza emituje energię i wraca na nią. Energia emitowana jest w postaci promieniowania.

Widmo atomu wodoru

Widmo atomu wodoru Na podstawie widma atomu wodoru, można stwierdzić, że wzbudzony atom wysyła jedynie pewne długości światła. Widmo to nie jest ciągłe, jest dyskretne – przyjmuje jedynie niektóre wartości długości fal.

Widmo wodoru Balmera

Wzór Balmera

Serie widmowe w atomie wodoru