Công thức tính năng lượng của các điện tử trên các quỹ đạo theo mô hình bohr.
|
Mô hình Bohr có một nguyên tử bao gồm một hạt nhân nhỏ tích điện dương quay quanh các electron tích điện âm. Dưới đây là một cái nhìn sâu hơn về Mô hình Bohr, đôi khi được gọi là Mô hình Rutherford-Bohr. Show Tổng quan về mô hình BohrNiels Bohr đã đề xuất Mô hình Bohr của Nguyên tử vào năm 1915. Bởi vì Mô hình Bohr là một sự sửa đổi của Mô hình Rutherford trước đó, một số người gọi Mô hình của Bohr là Mô hình Rutherford-Bohr. Mô hình hiện đại của nguyên tử dựa trên cơ học lượng tử. Mô hình Bohr chứa một số lỗi, nhưng nó rất quan trọng vì nó mô tả hầu hết các tính năng được chấp nhận của lý thuyết nguyên tử mà không có tất cả các phép toán cấp cao của phiên bản hiện đại. Không giống như các mô hình trước đó, Mô hình Bohr giải thích công thức Rydberg cho các vạch phát xạ quang phổ của hydro nguyên tử. Mô hình Bohr là một mô hình hành tinh trong đó các electron tích điện âm quay quanh một hạt nhân nhỏ tích điện dương tương tự như các hành tinh quay quanh Mặt trời (ngoại trừ quỹ đạo không phải là mặt phẳng). Lực hấp dẫn của hệ mặt trời về mặt toán học gần giống với lực Coulomb (điện) giữa hạt nhân mang điện tích dương và các electron tích điện âm. Những điểm chính của mô hình Bohr
Mô hình Bohr của hydroVí dụ đơn giản nhất của Mô hình Bohr là cho nguyên tử hydro (Z = 1) hoặc cho một ion giống hydro (Z> 1), trong đó một electron tích điện âm quay quanh một hạt nhân mang điện tích dương nhỏ. Năng lượng điện từ sẽ được hấp thụ hoặc phát ra nếu một electron di chuyển từ quỹ đạo này sang quỹ đạo khác. Chỉ có quỹ đạo điện tử nhất định được cho phép. Bán kính của các quỹ đạo có thể tăng khi n2, trong đó n là số lượng tử chính. Quá trình chuyển đổi 3 → 2 tạo ra dòng đầu tiên của loạt Balmer. Đối với hydro (Z = 1), điều này tạo ra một photon có bước sóng 656nm (ánh sáng đỏ). Mô hình Bohr cho các nguyên tử nặng hơnCác nguyên tử nặng hơn chứa nhiều proton trong hạt nhân hơn nguyên tử hydro. Cần nhiều electron hơn để loại bỏ điện tích dương của tất cả các proton này. Bohr tin rằng mỗi quỹ đạo của electron chỉ có thể chứa một số lượng điện tử được đặt. Khi mức đầy, các electron bổ sung sẽ được chuyển lên cấp độ tiếp theo. Do đó, mô hình Bohr cho các nguyên tử nặng hơn mô tả vỏ electron. Mô hình đã giải thích một số tính chất nguyên tử của các nguyên tử nặng hơn, chưa từng được sao chép trước đây. Ví dụ, mô hình vỏ giải thích tại sao các nguyên tử di chuyển nhỏ hơn trong một khoảng thời gian (hàng) của bảng tuần hoàn, mặc dù chúng có nhiều proton và electron hơn. Nó cũng giải thích tại sao các khí hiếm lại trơ và tại sao các nguyên tử ở phía bên trái của bảng tuần hoàn thu hút các điện tử, trong khi các nguyên tử ở phía bên phải mất chúng. Tuy nhiên, mô hình giả định các electron trong vỏ không tương tác với nhau và không thể giải thích tại sao các electron dường như xếp chồng lên nhau một cách bất thường. Các vấn đề với mô hình Bohr
Các cải tiến và cải tiến cho Mô hình BohrSự tinh tế nổi bật nhất đối với mô hình Bohr là mô hình Sommerfeld, đôi khi được gọi là mô hình Bohr-Sommerfeld. Trong mô hình này, các electron di chuyển theo quỹ đạo hình elip xung quanh hạt nhân chứ không phải trong quỹ đạo tròn. Mô hình Sommerfeld đã tốt hơn trong việc giải thích các hiệu ứng phổ nguyên tử, như hiệu ứng Stark trong phân tách vạch phổ. Tuy nhiên, mô hình không thể chứa số lượng tử từ tính. Cuối cùng, mô hình Bohr và các mô hình dựa trên nó đã được thay thế mô hình của Wolfgang Paul dựa trên cơ học lượng tử vào năm 1925. Mô hình đó đã được cải tiến để tạo ra mô hình hiện đại, được giới thiệu bởi Erwin Schrodinger vào năm 1926. Ngày nay, hành vi của nguyên tử hydro được giải thích bằng cách sử dụng cơ học sóng để mô tả quỹ đạo nguyên tử. Nguồn
I. Mô hình nguyên tử Rutherford (mẫu hành tinh nguyên tử)
Rutherford (nhà vật lí New Zealand) cho rằng nguyên tử gồm hạt nhân mang điện dương nằm ở trung tâm và các electron mang điện âm chuyển động xung quanh hạt nhân. Hạt nhân giống như Mặt Trời, các electron như các hành tinh quay xung quanh Mặt Trời. Tuy nhiên theo định luật Coulomb, các electron sẽ bị lực điện hút về phía hạt nhân, nó sẽ mất dần năng lượng và rơi vào trong hạt nhân, nguyên tử sẽ sụp đổ!? II. MÔ HÌNH NGUYÊN TỬ BOHR (MẪU BOHR) Niels Bohr (nhà vật lí Đan Mạch) đã đưa ra hai tiên đề về cấu tạo nguyên tử để khắc phục những hạn chế của mẫu Rutherford. Hai tiên đề này được gọi là mẫu nguyên tử Bohr. 1. Tiên đề về các trạng thái dừng
Ví dụ, đối với nguyên tử Hi-đrô:
với
2. Tiên đề về sự bức xạ và hấp thụ năng lượng của nguyên tử
III. GIẢI THÍCH QUANG PHỔ VẠCH PHÁT XẠ CỦA HIĐRÔ Quang phổ liên tục – Quang phổ phát xạ và hấp thụ của Hiđrô Giải thích Quang phổ vạch phát xạ của Hiđrô theo mẫu Bohr IV. BÀI TẬP MẪU Xét nguyên tử hiđrô. a) Tính các bán kính quỹ đạo L, N của electron và năng lượng trạng thái dừng ứng với các quỹ đạo đó. b) Khi nguyên tử chuyển từ trạng thái dừng ứng với quỹ đạo N sang trạng thái dừng ứng với quỹ đạo L của electron thì nguyên tử phát ra photon có bước sóng bao nhiêu? Hướng dẫn a) Bán kính quỹ đạo dừng L, N và năng lượng trạng thái dừng tương ứng của nguyên tử H? b) Khi nguyên tử chuyển từ trạng thái dừng ứng với quỹ đạo N sang trạng thái dừng ứng với quỹ đạo L của electron thì nguyên tử phát ra photon có bước sóng bao nhiêu?
(ánh sáng lam) |
