Боровская модель атома

Модель Бора имеет атом, состоящий из небольшого положительно заряженного ядра, вращающегося вокруг отрицательно заряженных электронов. Вот более внимательный взгляд на модель Бора, которую иногда называют моделью Резерфорда-Бора.

Нильс Бор предложил модель атома Бора в 1915 году. Поскольку модель Бора является модификацией более ранней модели Резерфорда, некоторые люди называют модель Бора моделью Резерфорда-Бора. Современная модель атома основана на квантовой механике. Модель Бора содержит некоторые ошибки, но она важна, потому что она описывает большинство принятых особенностей атомной теории без всякой математики высокого уровня современной версии. В отличие от более ранних моделей, модель Бора объясняет формулу Ридберга для спектральных линий излучения атомарного водорода.

Модель Бора - это планетарная модель, в которой отрицательно заряженные электроны вращаются вокруг небольшого положительно заряженного ядра, подобного планетам, вращающимся вокруг Солнца (за исключением того, что орбиты не являются плоскими). Гравитационная сила Солнечной системы математически сродни кулоновской (электрической) силе между положительно заряженным ядром и отрицательно заряженными электронами.

• Электроны вращаются вокруг ядра на орбитах, которые имеют заданный размер и энергию.
• Энергия орбиты связана с ее размером. Самая низкая энергия находится на самой маленькой орбите.
• Излучение поглощается или испускается, когда электрон движется с одной орбиты на другую.

Простейшим примером модели Бора является атом водорода (Z = 1) или водородоподобный ион (Z> 1), в котором отрицательно заряженный электрон вращается вокруг небольшого положительно заряженного ядра. Электромагнитная энергия будет поглощаться или испускаться, если электрон движется с одной орбиты на другую. Только определенные электронные орбиты разрешены Радиус возможных орбит увеличивается как n²где n - это главное квантовое число. Переход 3 → 2 создает первую строку Серия Balmer. Для водорода (Z = 1) получается фотон с длиной волны 656 нм (красный свет).

Более тяжелые атомы содержат больше протонов в ядре, чем атом водорода. Больше электронов было необходимо, чтобы нейтрализовать положительный заряд всех этих протонов. Бор считал, что каждая электронная орбита может содержать только определенное количество электронов. Как только уровень будет заполнен, дополнительные электроны будут подняты до следующего уровня. Таким образом, модель Бора для более тяжелых атомов описывает электронные оболочки. Модель объяснила некоторые атомные свойства более тяжелых атомов, которые никогда не воспроизводились ранее. Например, модель оболочки объяснила, почему атомы становились меньше, перемещаясь через период (строку) периодической таблицы, даже если у них было больше протонов и электронов. Это также объясняет, почему благородные газы были инертными и почему атомы в левой части периодической таблицы притягивают электроны, в то время как атомы в правой части теряют их. Тем не менее, модель предполагала, что электроны в оболочках не взаимодействуют друг с другом и не может объяснить, почему электроны складываются нерегулярно.

• Это нарушает Принцип неопределенности Гейзенберга потому что считает, что электроны имеют известный радиус и орбиту.
• Модель Бора дает неверное значение для основного состояния орбитальный момент импульса.
• Это делает плохие прогнозы относительно спектров более крупных атомов.
• Он не предсказывает относительные интенсивности спектральных линий.
• Модель Бора не объясняет тонкую структуру и сверхтонкую структуру в спектральных линиях.
• Это не объясняет эффект Зеемана.

Наиболее заметным усовершенствованием модели Бора была модель Зоммерфельда, которую иногда называют моделью Бора-Зоммерфельда. В этой модели электроны движутся по эллиптическим орбитам вокруг ядра, а не по круговым орбитам. Модель Зоммерфельда была лучше при объяснении атомных спектральных эффектов, таких как эффект Штарка при расщеплении спектральных линий. Однако модель не может вместить магнитное квантовое число.

В конечном итоге модель Бора и основанные на ней модели были заменены моделью Вольфганга Паули, основанной на квантовой механике, в 1925 году. Эта модель была усовершенствована для производства современной модели, представленной Эрвином Шредингером в 1926 году. Сегодня поведение атома водорода объясняется с помощью волновой механики для описания атомных орбиталей.

• Лахтакия, Ахлеш; Солпитер, Эдвин Э. (1996). «Модели и моделисты водорода». Американский журнал физики. 65 (9): 933. Bibcode: 1997AmJPh..65..933L. DOI:10.1119/1.18691
• Линус Карл Полинг (1970). «Глава 5-1». Общая химия (3-е изд.). Сан-Франциско: W.H. Freeman & Co. ISBN 0-486-65622-5.
• Нильс Бор (1913). «О Конституции атомов и молекул, часть I» (PDF). Философский Журнал. 26 (151): 1–24. DOI:10.1080/14786441308634955
• Нильс Бор (1914). «Спектры гелия и водорода». Природа. 92 (2295): 231–232. doi: 10.1038 / 092231d0