BOHR'UN ATOM MODELI: ÖZELLIKLER VE VARSAYIMLAR - FIZIKSEL - 2025

Bohr atom modeli Danimarka fizikçi Neils Bohr (1885-1962) tarafından önerilen atomu bir temsilidir. Model, elektronun atom çekirdeği etrafında sabit bir mesafede yörüngelerde hareket ettiğini ve düzgün bir dairesel hareketi tanımladığını ortaya koyuyor. Yörüngeler - veya onun dediği gibi enerji seviyeleri - farklı enerjidir.

Elektron yörüngesini her değiştirdiğinde, "kuanta" adı verilen sabit miktarlarda enerji yayar veya emer. Bohr, hidrojen atomu tarafından yayılan (veya emilen) ışık spektrumunu açıkladı. Bir elektron bir yörüngeden diğerine çekirdeğe doğru hareket ettiğinde enerji kaybı olur ve karakteristik dalga boyu ve enerji ile ışık yayılır.

Kaynak: wikimedia.org. Yazar: Sharon Bewick, Adrignola. Bohr'un atom modelinin çizimi. Proton, yörünge ve elektron.

Bohr, elektronun çekirdeğe ne kadar yakınsa enerji durumunun o kadar düşük olduğunu düşünerek elektronun enerji seviyelerini numaralandırdı. Böylece, elektron çekirdekten ne kadar uzaktaysa, enerji seviyesinin sayısı artacak ve bu nedenle enerji durumu daha büyük olacaktır.

Ana Özellikler

Bohr modeli özellikleri, daha eksiksiz bir atom modelinin geliştirilmesine giden yolu belirledikleri için önemlidir. Başlıca olanlar:

Zamanın diğer modelleri ve teorileri tarafından desteklenmektedir.

Bohr'un modeli, Rutherford'un atom modeline ve Albert Einstein'ın fotoelektrik etkisinden alınan fikirlere dayanan kuantum teorisini ilk birleştiren modeldi. Aslında Einstein ve Bohr arkadaştı.

Deneysel kanıt

Bu modele göre, atomlar yalnızca elektronlar izin verilen yörüngeler arasında atladığında radyasyonu emer veya yayar. Alman fizikçiler James Franck ve Gustav Hertz, 1914'te bu devletler için deneysel kanıtlar elde ettiler.

Elektronlar enerji seviyelerinde bulunur

Elektronlar çekirdeği çevreler ve belirli enerji seviyelerinde var olurlar, bunlar ayrıdır ve kuantum sayılarıyla tanımlanır.

Bu seviyelerin enerjisinin değeri, daha sonra detaylandırılacak olan denklemlerle hesaplanabilen, temel kuantum sayısı olarak adlandırılan n sayısının bir fonksiyonu olarak mevcuttur.

Enerji olmadan elektronun hareketi olmaz

Kaynak: wikimedia.org. Eser sahibi: Kurzon

Üstteki resimde kuantum sıçramaları yapan bir elektron görülmektedir.

Bu modele göre, enerji olmadan elektronun bir seviyeden diğerine hareketi yoktur, tıpkı enerji olmadan düşen bir nesneyi kaldırmak veya iki mıknatısı ayırmak mümkün olmadığı gibi.

Bohr, kuantumu bir elektronun bir seviyeden diğerine geçmek için ihtiyaç duyduğu enerji olarak önerdi. Ayrıca, bir elektronun kapladığı en düşük enerji düzeyinin "temel durum" olarak adlandırıldığını tespit etti. "Uyarılmış durum", bir elektronun daha yüksek bir enerji yörüngesine geçişinin sonucu olan daha kararsız bir durumdur.

Her kabuktaki elektron sayısı

Her bir kabuğa uyan elektronlar 2n ² ile hesaplanır

Periyodik tablonun parçası olan ve aynı sütunda bulunan kimyasal elementler, son kabukta aynı elektronlara sahiptir. İlk dört katmandaki elektron sayısı 2, 8, 18 ve 32 olacaktır.

Elektronlar enerji yaymadan dairesel yörüngelerde dönerler

Bohr'un İlk Postülatına göre elektronlar, enerji yaymadan atomun çekirdeği etrafındaki dairesel yörüngeleri tanımlar.

Yörüngelere izin verildi

Bohr'un İkinci Postülatına göre, bir elektron için izin verilen tek yörüngeler, elektronun açısal momentumunun L Planck sabitinin tam sayı katı olduğu yörüngelerdir. Matematiksel olarak şu şekilde ifade edilir:

Atlamalarda yayılan veya emilen enerji

Üçüncü Postülata göre, elektronlar bir yörüngeden diğerine atlayarak enerji yayar veya emerdi. Yörünge atlamasında, enerjisi matematiksel olarak temsil edilen bir foton yayılır veya emilir:

Bohr'un atom modeli varsayımları

Bohr, tıpkı Güneş'in etrafındaki gezegenler gibi elektronların pozitif yüklü bir çekirdek etrafında döndüğü atomun gezegensel modelini sürdürdü.

Ancak bu model, klasik fiziğin varsayımlarından birine meydan okur. Buna göre, dairesel bir yolda hareket eden elektrik yüklü (elektron gibi) bir parçacık, elektromanyetik radyasyon yayarak sürekli enerji kaybetmelidir. Enerji kaybederken, elektron çekirdeğe düşene kadar bir spirali takip etmek zorunda kalacaktı.

Bohr daha sonra klasik fizik yasalarının atomların gözlemlenen kararlılığını açıklamak için en uygun olmadığını varsaydı ve aşağıdaki üç postulayı ortaya koydu:

İlk postülat

Elektron, enerji yaymadan, daire çizen yörüngelerde çekirdeğin etrafında dolaşır. Bu yörüngelerde yörüngesel açısal momentum sabittir.

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

İkinci varsayım

Tüm yörüngeler mümkün değildir. Ancak elektron izin verilen bir yörüngede olduğunda, belirli ve sabit bir enerji durumundadır ve enerji yaymaz (sabit enerji yörüngesi).

Örneğin, hidrojen atomunda elektron için izin verilen enerjiler aşağıdaki denklemde verilmiştir:

Bu denklemde -2.18 x 10 ^–18 değeri hidrojen atomu için Rydberg sabitidir ve n = kuantum sayısı 1'den ∞'a kadar değerler alabilir.

Bir hidrojen atomunun önceki denklemden üretilen elektron enerjileri n'nin her bir değeri için negatiftir. N arttıkça, enerji daha az negatiftir ve dolayısıyla artar.

N yeterince büyük olduğunda - örneğin, n = ∞ - enerji sıfırdır ve elektronun serbest bırakıldığını ve atomun iyonize olduğunu gösterir. Bu sıfır enerji durumu, negatif enerji durumlarından daha yüksek enerji barındırır.

Üçüncü postülat

Bir elektron, enerji emisyonu veya emilimi ile bir sabit enerji yörüngesinden diğerine değişebilir.

Yayılan veya emilen enerji, iki durum arasındaki enerji farkına eşit olacaktır. Bu enerji E bir foton formundadır ve aşağıdaki denklemle verilir:

E = h ν

Bu denklemde E enerjidir (emilen veya yayılan), h Planck sabiti (değeri 6.63 x ^10-34 joule-saniye) ve ν, birimi 1 / s olan ışığın frekansıdır. .

Hidrojen Atomları İçin Enerji Seviyesi Şeması

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

Gözlemlenen bazı ışık bantlarının frekansının nasıl hesaplanabileceğini görelim; örneğin kırmızı renk.

İlk denklemi kullanarak ve n yerine 2 ve 3'ü kullanarak, diyagramda gösterilen sonuçlar elde edilir.

Demek ki:

N = 2, E için ₂ = -5,45 x 10 ^-19 J

N = 3 olduğunda, E için ₃ = -2.42 x 10 ^-19 J

Daha sonra iki seviye için enerji farkını hesaplamak mümkündür:

ΔE = E ₃ - E ₂ = (-2.42 - (- 5.45)) x ^10-19 = 3.43 x ^10-19 J

Üçüncü postulatta açıklanan denkleme göre ΔE = h ν. Böylece ν (ışık frekansı) 'nı hesaplayabilirsiniz:

ν = ΔE / h

Demek ki:

ν = 3,43 x ^10-19 J / 6,63 x ^10-34 Js

ν = 4,56 x 10 ¹⁴ s ^-1 veya 4,56 x 10 ¹⁴ Hz

Λ = c / ν ve ışık hızı c = 3 x 10 ⁸ m / s olmak üzere dalga boyu şu şekilde verilir:

λ = 6,565 x 10 ^{- 7} m (656,5 nm)

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

Bohr modelinin 3 ana sınırlaması

1- Hidrojen atomunun tayfına uyum sağlar, diğer atomların tayfına uymaz.

2- Elektronun dalga özellikleri, atom çekirdeği etrafında dönen küçük bir parçacık olarak tanımlanmamıştır.

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

İlgi makaleleri

Schrödinger'in atom modeli.

De Broglie atom modeli.

Chadwick'in atom modeli.

Heisenberg atom modeli.

Perrin'in atom modeli.

Thomson'ın atom modeli.

Dalton'un atom modeli.

Dirac Jordan atom modeli.

Demokritos'un atom modeli.

Sommerfeld atom modeli.

Referanslar

1. Kahverengi, TL (2008). Kimya: merkezi bilim. Upper Saddle River, NJ: Pearson Prentice Hall
2. Eisberg, R. ve Resnick, R. (2009). Atomların, moleküllerin, katıların, çekirdeklerin ve parçacıkların kuantum fiziği. New York: Wiley
3. Bohr-Sommerfeld atom modeli. Kurtarıldığı kaynak: fisquiweb.es
4. Joesten, M. (1991). Kimya dünyası. Philadelphia, Pa .: Saunders College Publishing, s. 76-78.
5. Bohr de l'atome d'hydrogène modeli. Fr.khanacademy.org'dan kurtarıldı
6. Izlar, K. Rétrospective sur l'atome: le modèle de Bohr a cent ans. Kurtarıldığı yer: home.cern