Bohr Model of the Atom Explained

Bohr-modellen har en atom som består av en liten, positivt laddad kärna som kretsas av negativt laddade elektroner. Här är en närmare titt på Bohr-modellen, som ibland kallas Rutherford-Bohr-modellen.

Översikt över Bohr-modellen

Niels Bohr föreslog Bohr-modellen för atomen 1915. Eftersom Bohr-modellen är en modifiering av den tidigare Rutherford-modellen, kallar vissa Bohrs modell Rutherford-Bohr-modellen. Atomens moderna modell är baserad på kvantmekanik. Bohr-modellen innehåller några fel, men det är viktigt eftersom den beskriver de flesta av de accepterade funktionerna i atomteorin utan all den höga matematiken i den moderna versionen. Till skillnad från tidigare modeller förklarar Bohr-modellen Rydberg-formeln för spektrala emissionslinjer för atomväte.

Bohr-modellen är en planetmodell där de negativt laddade elektroner kretsar kring en liten, positivt laddad kärna som liknar planeterna som kretsar runt solen (förutom att banorna inte är plana). Solsystemets gravitationskraft är matematiskt besläktad med Coulomb (elektrisk) kraft mellan den positivt laddade kärnan och de negativt laddade elektronerna.

Huvudpunkter i Bohr-modellen

• Elektroner kretsar kring kärnan i banor som har en inställd storlek och energi.
• Orbets energi är relaterad till dess storlek. Den lägsta energin finns i den minsta bana.
• Strålning absorberas eller avges när en elektron går från en bana till en annan.

Bohr-modell av väte

Det enklaste exemplet på Bohr-modellen är för väteatomen (Z = 1) eller för en vätliknande jon (Z> 1), i vilken en negativt laddad elektron kretsar kring en liten positivt laddad kärna. Elektromagnetisk energi absorberas eller avges om en elektron går från en bana till en annan. Endast vissa elektroniska banor är tillåtna. Radien för de möjliga banorna ökar när n², där n är det viktigaste kvantantalet. Övergången 3 → 2 ger den första raden i Balmer-serien. För väte (Z = 1) producerar detta en foton med våglängd 656 nm (rött ljus).

Bohr-modell för tyngre atomer

Tyngre atomer innehåller fler protoner i kärnan än väteatomen. Fler elektroner krävdes för att avbryta den positiva laddningen för alla dessa protoner. Bohr trodde att varje elektronisk bana endast kunde innehålla ett bestämt antal elektroner. När nivån var full, skulle ytterligare elektroner stöta upp till nästa nivå. Således beskrev Bohr-modellen för tyngre atomer elektronskal. Modellen förklarade några av atomegenskaperna hos tyngre atomer, som aldrig tidigare hade reproducerats. Exempelvis förklarade skalmodellen varför atomer fick mindre rörelse över en period (rad) i det periodiska systemet, även om de hade fler protoner och elektroner. Det förklarade också varför de ädla gaserna var inerta och varför atomer på vänster sida av det periodiska bordet lockar elektroner, medan de på höger sida förlorar dem. Men modellen antog att elektroner i skalen inte interagerar med varandra och kunde inte förklara varför elektroner tycktes stapla på ett oregelbundet sätt.

Problem med Bohr-modellen

• Det bryter mot Heisenbergs osäkerhetsprincip eftersom den anser att elektroner har både en känd radie och bana.
• Bohr-modellen tillhandahåller ett felaktigt värde för marktillståndets omkretsvinkelmoment.
• Det gör dåliga förutsägelser angående spektrumet hos större atomer.
• Det förutsäger inte de relativa intensiteterna för spektrallinjer.
• Bohr-modellen förklarar inte fin struktur och hyperfin struktur i spektrallinjer.
• Det förklarar inte Zeeman-effekten.

Förfining och förbättringar av Bohr-modellen

Den mest framträdande förfining till Bohr-modellen var Sommerfeld-modellen, som ibland kallas Bohr-Sommerfeld-modellen. I denna modell reser elektroner i elliptiska banor runt kärnan snarare än i cirkulära banor. Sommerfeld-modellen var bättre på att förklara atomspektrala effekter, till exempel Stark-effekten i spektrallinjen. Modellen kunde dock inte rymma det magnetiska kvantantalet.

I slutändan ersattes Bohr-modellen och modeller baserade på den Wolfgang Paulis modell baserad på kvantmekanik 1925. Den modellen förbättrades för att producera den moderna modellen, introducerad av Erwin Schrodinger 1926. Idag förklaras beteendet hos väteatomen med hjälp av vågmekanik för att beskriva atomiska orbitaler.

källor

• Lakhtakia, Akhlesh; Salpeter, Edwin E. (1996). "Modeller och modeller av väte". American Journal of Physics. 65 (9): 933. Bibcode: 1997AmJPh ... 65 ... 933L. doi: 10,1119 / 1,18691
• Linus Carl Pauling (1970). "Kapitel 5-1". Allmän kemi (3: e upplagan). San Francisco: W.H. Freeman & Co. ISBN 0-486-65622-5.
• Niels Bohr (1913). "Om konstitutionen för atomer och molekyler, del I" (PDF). Filosofiskt tidskrift. 26 (151): 1-24. doi: 10,1080 / 14786441308634955
• Niels Bohr (1914). "Spektra av helium och väte". Natur. 92 (2295): 231-232. doi: 10,1038 / 092231d0