MODEL ATOM BOHR: CIRI DAN POSTULAT - FIZIKAL - 2026

The Bohr model atom adalah perwakilan atom yang dicadangkan oleh ahli fizik Denmark Neils Bohr (1885-1962). Model menetapkan bahawa elektron bergerak dalam orbit pada jarak tetap di sekitar nukleus atom, menggambarkan pergerakan bulat yang seragam. Orbit - atau tahap tenaga, seperti yang disebutnya - mempunyai tenaga yang berbeza.

Setiap kali elektron mengubah orbitnya, ia memancarkan atau menyerap tenaga dalam jumlah tetap yang disebut "quanta." Bohr menjelaskan spektrum cahaya yang dipancarkan (atau diserap) oleh atom hidrogen. Apabila elektron bergerak dari satu orbit ke orbit yang lain ke arah nukleus terdapat kehilangan tenaga dan cahaya dipancarkan, dengan ciri panjang gelombang dan tenaga.

Sumber: wikimedia.org. Pengarang: Sharon Bewick, Adrignola. Ilustrasi model atom Bohr. Proton, orbit dan elektron.

Bohr menghitung tahap tenaga elektron, memandangkan semakin dekat elektron dengan nukleus, semakin rendah keadaan tenaganya. Oleh itu, semakin jauh elektron dari nukleus, bilangan tahap tenaga akan lebih besar dan, oleh itu, keadaan tenaga akan lebih besar.

Ciri-ciri utama

Ciri-ciri model Bohr penting kerana mereka menentukan jalan menuju pengembangan model atom yang lebih lengkap. Yang utama adalah:

Ia disokong oleh model dan teori lain pada masa itu

Model Bohr adalah yang pertama menggabungkan teori kuantum, berdasarkan model atom Rutherford dan idea yang diambil dari kesan fotolistrik Albert Einstein. Sebenarnya Einstein dan Bohr adalah kawan.

Bukti eksperimen

Menurut model ini, atom menyerap atau memancarkan sinaran hanya apabila elektron melompat di antara orbit yang dibenarkan. Ahli fizik Jerman James Franck dan Gustav Hertz memperoleh bukti eksperimen untuk negeri-negeri ini pada tahun 1914.

Elektron wujud dalam tahap tenaga

Elektron mengelilingi nukleus dan wujud pada tahap tenaga tertentu, yang diskrit dan dijelaskan dalam nombor kuantum.

Nilai tenaga tahap ini wujud sebagai fungsi dari nombor n, yang disebut nombor kuantum utama, yang dapat dihitung dengan persamaan yang akan diperincikan kemudian.

Tanpa tenaga tidak ada pergerakan elektron

Sumber: wikimedia.org. Pengarang: Kurzon

Ilustrasi atas menunjukkan elektron membuat lompatan kuantum.

Menurut model ini, tanpa tenaga tidak ada pergerakan elektron dari satu aras ke level yang lain, sama seperti tanpa tenaga tidak mungkin mengangkat objek yang jatuh atau memisahkan dua magnet.

Bohr mencadangkan kuantum sebagai tenaga yang diperlukan oleh elektron untuk berlalu dari satu tahap ke tahap yang lain. Dia juga menetapkan bahawa tahap tenaga terendah yang ditempati oleh elektron disebut "keadaan tanah." "Keadaan teruja" adalah keadaan yang lebih tidak stabil, hasil dari pemindahan elektron ke orbit tenaga yang lebih tinggi.

Bilangan elektron di setiap cengkerang

Elektron yang sesuai di setiap cengkerang dikira dengan 2n ²

Unsur-unsur kimia yang merupakan sebahagian daripada jadual berkala dan yang berada dalam lajur yang sama mempunyai elektron yang sama pada tempurung terakhir. Bilangan elekron dalam empat lapisan pertama adalah 2, 8, 18, dan 32.

Elektron berputar dalam orbit bulat tanpa memancarkan tenaga

Menurut Postul Pertama Bohr, elektron menggambarkan orbit bulat di sekitar inti atom tanpa memancarkan tenaga.

Orbit dibenarkan

Menurut Postulat Kedua Bohr, satu-satunya orbit yang dibenarkan bagi suatu elektron adalah yang mana momentum sudut L elektron adalah gandaan bilangan bulat bagi pemalar Planck. Secara matematik dinyatakan seperti ini:

Tenaga yang dipancarkan atau diserap dalam lompatan

Menurut Postulat Ketiga, elektron akan mengeluarkan atau menyerap tenaga dalam lompatan dari satu orbit ke orbit yang lain. Dalam lompatan orbit, foton dipancarkan atau diserap, yang tenaganya ditunjukkan secara matematik:

Model atom Bohr beralasan

Bohr meneruskan model planet atom, yang mana elektron berputar di sekitar nukleus bermuatan positif, sama seperti planet di sekitar Matahari.

Walau bagaimanapun, model ini mencabar salah satu postulat fizik klasik. Menurut ini, zarah dengan muatan elektrik (seperti elektron) yang bergerak dalam lintasan bulat, harus terus kehilangan tenaga kerana pelepasan sinaran elektromagnetik. Semasa kehilangan tenaga, elektron harus mengikuti putaran sehingga jatuh ke inti.

Bohr kemudian menganggap bahawa undang-undang fizik klasik tidak sesuai untuk menggambarkan kestabilan atom yang diperhatikan dan mengemukakan tiga postulat berikut:

Postulat pertama

Elektron mengelilingi nukleus dalam orbit yang menarik bulatan, tanpa memancarkan tenaga. Di orbit ini, momentum sudut orbit tetap.

Untuk elektron atom, hanya orbit jari-jari tertentu yang dibenarkan, sesuai dengan tahap tenaga yang ditentukan.

Postulat kedua

Tidak semua orbit mungkin. Tetapi apabila elektron berada di orbit yang dibenarkan, ia berada dalam keadaan tenaga tertentu dan tetap dan tidak mengeluarkan tenaga (orbit tenaga pegun).

Sebagai contoh, dalam atom hidrogen tenaga yang dibenarkan untuk elektron diberikan oleh persamaan berikut:

Dalam persamaan ini, nilai -2,18 x 10 ^–18 adalah pemalar Rydberg untuk atom hidrogen, dan n = bilangan kuantum dapat mengambil nilai dari 1 hingga ∞.

Tenaga elektron atom hidrogen yang dihasilkan dari persamaan sebelumnya adalah negatif bagi setiap nilai n. Apabila n meningkat, tenaga kurang negatif dan, oleh itu, bertambah.

Apabila n cukup besar - misalnya, n = ∞ - tenaga adalah sifar dan menunjukkan bahawa elektron telah dilepaskan dan atomnya terion. Keadaan tenaga sifar ini mempunyai tenaga yang lebih tinggi daripada keadaan tenaga negatif.

Postulat ketiga

Elektron boleh berubah dari satu orbit tenaga pegun ke yang lain dengan pelepasan atau penyerapan tenaga.

Tenaga yang dikeluarkan atau diserap akan sama dengan perbezaan tenaga antara kedua-dua keadaan. Tenaga E ini dalam bentuk foton dan diberikan oleh persamaan berikut:

E = h ν

Dalam persamaan ini E adalah tenaga (diserap atau dipancarkan), h adalah pemalar Planck (nilainya adalah 6.63 x 10 ^-34 joule-saat) dan ν adalah frekuensi cahaya, yang unitnya 1 / s .

Rajah Tahap Tenaga bagi Atom Hidrogen

Model Bohr dapat menerangkan spektrum atom hidrogen dengan memuaskan. Sebagai contoh, dalam jarak gelombang cahaya yang dapat dilihat, spektrum pelepasan atom hidrogen adalah seperti berikut:

Mari kita lihat bagaimana frekuensi beberapa jalur cahaya yang diperhatikan dapat dikira; contohnya, warnanya merah.

Dengan menggunakan persamaan pertama dan menggantikan 2 dan 3 untuk n, hasil yang ditunjukkan dalam rajah diperoleh.

Maksudnya:

Untuk n = 2, E ₂ = -5.45 x 10 ^-19 J

Untuk n = 3, E ₃ = -2,42 x 10 ^-19 J

Maka mungkin untuk mengira perbezaan tenaga untuk dua tahap:

ΔE = E ₃ - E ₂ = (-2,42 - (- 5,45)) x 10 ^{- 19} = 3,43 x 10 ^{- 19} J

Menurut persamaan yang dijelaskan dalam postulat ketiga ΔE = h ν. Jadi, anda boleh mengira ν (frekuensi cahaya):

ν = ΔE / jam

Maksudnya:

ν = 3.43 x 10 ^–19 J / 6.63 x 10 ^-34 Js

ν = 4.56 x 10 ¹⁴ s ^-1 atau 4.56 x 10 ¹⁴ Hz

Menjadi λ = c / ν, dan kelajuan cahaya c = 3 x 10 ⁸ m / s, panjang gelombang diberikan oleh:

λ = 6.565 x 10 ^{- 7} m (656.5 nm)

Ini adalah nilai panjang gelombang jalur merah yang diperhatikan dalam spektrum garis hidrogen.

3 batasan utama model Bohr

1- Ia menyesuaikan diri dengan spektrum atom hidrogen tetapi tidak dengan spektrum atom lain.

2- Sifat gelombang elektron tidak dinyatakan dalam perihalannya sebagai zarah kecil yang berputar di sekitar nukleus atom.

3- Bohr tidak dapat menjelaskan mengapa elektromagnetisme klasik tidak berlaku pada modelnya. Itulah sebabnya mengapa elektron tidak memancarkan sinaran elektromagnetik ketika berada di orbit pegun.

Artikel yang menarik

Model atom Schröderer.

Model atom De Broglie.

Model atom Chadwick.

Model atom Heisenberg.

Model atom Perrin.

Model atom Thomson.

Model atom Dalton.

Model atom Dirac Jordan.

Model atom Demokrat.

Model atom Sommerfeld.

Rujukan

1. Brown, TL (2008). Kimia: sains pusat. Upper Saddle River, NJ: Pearson Prentice Hall
2. Eisberg, R., & Resnick, R. (2009). Fizik kuantum atom, molekul, pepejal, nukleus, dan zarah. New York: Wiley
3. Model atom Bohr-Sommerfeld. Dipulihkan dari: fisquiweb.es
4. Joesten, M. (1991). Dunia kimia. Philadelphia, Pa .: Saunders College Publishing, hlm.76-78.
5. Model Bohr de l'atome d'hydrogène. Dipulihkan dari fr.khanacademy.org
6. Izlar, K. Rétrospective sur l'atome: le modèle de Bohr a cent ans. Dipulihkan dari: home.cern