Model atomu Bohra

Z Wikipedii, wolnej encyklopedii
Przejdź do nawigacji Przejdź do wyszukiwania
Model budowy atomu Bohra

Model budowy atomu Bohramodel atomu wodoru autorstwa Nielsa Bohra opracowany w 1913 roku. Bohr przyjął wprowadzony przez Ernesta Rutherforda model atomu, według którego elektron krąży wokół jądra jako naładowany punkt materialny, przyciągany przez jądro siłami elektrycznymi.

Równanie Pauliego – zaproponowane przez Wolfganga Pauliego uogólnienie równania Schrödingera na przypadek cząstki o spinie 1/2. Polega na dodaniu do hamiltonianu dodatkowej energii potencjalnej oddziaływania magnetycznego spinowego momentu dipolowego z polem magnetycznym:Atom – podstawowy składnik materii. Składa się z małego dodatnio naładowanego jądra o dużej gęstości i otaczającej go chmury elektronowej o ujemnym ładunku elektrycznym.

Model atomu Rutherforda nie przewidywał dyskretnego charakteru widma promieniowania wysyłanego przez atomy oraz nie wyjaśniał ich stabilności. Niels Bohr usunął te trudność proponując model atomu oparty na dwóch nowych postulatach, sprzecznych z klasyczną elektrodynamiką. Dzięki temu jednak zdołał wyjaśnić pojawianie się linii widmowych gazowego wodoru oraz wyprowadził wzory, pozwalające teoretycznie obliczać długości fal promieniowania elektromagnetycznego emitowanego przez wodór.

Promieniowanie rentgenowskie (promieniowanie rtg, promieniowanie X, promienie X) – rodzaj promieniowania elektromagnetycznego, które jest generowane podczas wyhamowywania elektronów. Długość fali mieści się w zakresie od 10 pm do 10 nm. Zakres promieniowania rentgenowskiego znajduje się pomiędzy nadfioletem i promieniowaniem gamma.Ad hoc (łac.: do tego) - łaciński zwrot występujący w sformułowaniu: działanie ad hoc. Działanie ad hoc oznacza działanie podejmowane doraźnie, dla zrealizowania określonego celu, tymczasowo.

Zastosowanie modelu Bohra nie ogranicza się jedynie do atomu wodoru. Model ten jest uniwersalny w tym sensie, że jest słuszny dla układu dwóch dowolnych cząstek naładowanych, które krążą wokół wspólnego środka masy z prędkościami znaczne mniejszymi od prędkości światła. Model ten jest więc poprawny dla układu jednoelektronowego takiego jak atom wodoru, ale też jest słuszny dla pojedynczo zjonizowanego atomu helu, podwójnie zjonizowanego atomu litu itd. Modelem tym można także opisać pozytonium (czyli układ elektron-pozyton) oraz stany Rydberga jakiegokolwiek atomu, tj. takie stany atomowe, w których jeden elektron jest w znacznej odległości od reszty atomu. Model ten może być także użyty do obliczania linii K promieniowania X, pod warunkiem, że doda się dodatkowe założenia (por. prawo Moseleya). W fizyce wysokich energii może być użyty do obliczania mas mezonów zbudowanych z ciężkich kwarków.

Mechanika kwantowa (teoria kwantów) – teoria praw ruchu obiektów świata mikroskopowego. Poszerza zakres mechaniki na odległości czasoprzestrzenne i energie, dla których przewidywania mechaniki klasycznej nie sprawdzały się. Opisuje przede wszystkim obiekty o bardzo małych masach i rozmiarach - np. atom, cząstki elementarne itp. Jej granicą dla średnich rozmiarów lub średnich energii czy pędów jest mechanika klasyczna.Emisja promieniowania to wysyłanie przez wzbudzony układ fizyczny (np. atom, jądro atomowe, ciało makroskopowe) energii w postaci promieniowania zarówno fal (np. światła, fal radiowych, dźwięku), jak i korpuskularnego (np. elektronów, cząstek α, fotonów).

W modelu Bohra elektron krąży wokół jądra atomu po orbicie kołowej. Przez analogię do ruchu planet wokół Słońca model ten nazwano „modelem planetarnym atomu”.

Model ten nie wyjaśnia spinu elektronu, nie nadaje się do opisu atomów wieloelektronowych. Został zastąpiony przez dokładniejsze modele kwantowe (patrz niżej).

Postulaty Bohra z mechaniki klasycznej[ | edytuj kod]

Model Bohra jest modelem po części opartym na klasycznej elektrodynamice, zakładającym żeː

Wiązanie chemiczne według klasycznej definicji to każde trwałe połączenie dwóch atomów. Wiązania chemiczne powstają na skutek uwspólnienia dwóch lub większej liczby elektronów pochodzących bądź z jednego, bądź z obu łączących się atomów lub przeskoku jednego lub większej liczby elektronów z jednego atomu na drugi i utworzenia w wyniku tego tzw. pary jonowej.Niels Henrik David Bohr (ur. 7 października 1885 w Kopenhadze, zm. 18 listopada 1962 tamże) – duński fizyk, laureat Nagrody Nobla w dziedzinie fizyki w 1922 za opracowanie badania struktury atomu.
Modele obrazujące liczby elektronów w atomach wodoru, helu, litu i neonu.

(P1) Elektron jest utrzymywany na orbicie kołowej za pomocą sił elektrycznego oddziaływania z jądrem. Siła dośrodkowa jest więc siłą Coulomba

gdzieː

Wodór (H, łac. hydrogenium) – pierwiastek chemiczny o liczbie atomowej 1, niemetal z bloku s układu okresowego. Jego izotop, prot, jest najprostszym możliwym atomem, zbudowanym z jednego protonu i jednego elektronu.Przesunięcie Lamba – niewielka rozbieżność między obserwowanymi doświadczalnie poziomami energetycznymi atomów wodoru a przewidywaniami równania Diraca, odkryta w 1947-1952 przez Willisa Lamba i jego studenta Roberta C. Retherforda.
– masa elektronu, – prędkość elektronu, – promień orbity elektronu, – stała oddziaływań elektrycznych, – ładunek jądra (równy liczbie atomowej), – ładunek elektronu.

(P2) Całkowita energia elektronu w atomie jest sumą energii kinetycznej oraz energii potencjalnej oddziaływań elektrycznych

Siła dośrodkowa - w fizyce siła powodująca zakrzywianie toru ruchu ciała, skierowana wzdłuż normalnej (prostopadle) do toru, w stronę środka jego krzywizny. Wartość siły określa wzór:Ernest Rutherford, 1. Baron Rutherford of Nelson (ur. 30 sierpnia 1871 w Brightwater, zm. 19 października 1937 w Cambridge) – chemik i fizyk z Nowej Zelandii. Jako pierwszy potwierdził istnienie jądra atomowego.

Powyższe równania zakładają, że masa jądra jest o wiele większa niż masa elektronu (co jest słuszne, gdyż np. masa protonu jest około 1830 razy większa niż masa elektronu).

Energia gr. ενεργεια (energeia) – skalarna wielkość fizyczna charakteryzująca stan układu fizycznego (materii) jako jego zdolność do wykonania pracy.Kwark – cząstka elementarna, fermion mający ładunek koloru (czyli podlegający oddziaływaniom silnym). Według obecnej wiedzy cząstki elementarne będące składnikami materii można podzielić na dwie grupy. Pierwszą grupę stanowią kwarki, drugą grupą są leptony. Każda z tych grup zawiera po sześć cząstek oraz ich antycząstki, istnieje więc sześć rodzajów kwarków oraz sześć rodzajów antykwarków.

Z rozwiązania układu tych równań otrzymuje się, iż energia całkowita jest równa energii kinetycznej ze znakiem minus

oraz

czyliː energia całkowita jest równa połowie energii potencjalnej; energia całkowita jest ujemna i jest odwrotnie proporcjonalna do Oznacza to, że trzeba dostarczyć elektronowi energii z zewnątrz, aby przenieść go dalej od protonu. Dla dążące do nieskończoności energia rośnie do zera. (Własność, iż całkowita energia jest połową energii potencjalnej jest na mocy twierdzenia o wiriale słuszna dla dowolnych orbit, niekoniecznie kołowych).

Spin – moment własny pędu cząstki w układzie, w którym nie wykonuje ruchu postępowego. Własny oznacza tu taki, który nie wynika z ruchu danej cząstki względem innych cząstek, lecz tylko z samej natury tej cząstki. Każdy rodzaj cząstek elementarnych ma odpowiedni dla siebie spin. Cząstki będące konglomeratami cząstek elementarnych (np. jądra atomów) mają również swój spin będący sumą wektorową spinów wchodzących w skład jego cząstek elementarnych.Liczba atomowa (Z) – liczba określająca, ile protonów znajduje się w jądrze danego atomu. Jest równa liczbie elektronów niezjonizowanego atomu. W symbolicznym zapisie jądra izotopu umieszczana jest w lewym dolnym indeksie:

Postulaty kwantowe Bohra[ | edytuj kod]

O rewolucyjności podejścia Bohra decydują sformułowane przez niego zasady kwantowe. Postulaty te były wprowadzone ad hoc, aby uzyskać zgodność przewidywań modelu z eksperymentami.

(P3) Postulat o kwantyzacji orbitalnego momentu pędu elektronu. Z nieskończonej liczby orbit, które dopuszczałaby mechanika klasyczna, elektron może poruszać się tylko po tych, dla których moment pędu elektronu jest równy całkowitej wielokrotności stałej Plancka podzielonej przez tj.

Pole elektryczne – stan przestrzeni otaczającej ładunki elektryczne lub zmienne pole magnetyczne. W polu elektrycznym na ładunek elektryczny działa siła elektrostatyczna.Pozytonium (pozyt, pozytronium, symbol Ps) – quasi-stabilny układ złożony z elektronu e i jego antycząstki – pozytonu e. Orbity obu cząstek i dostępne poziomy energetyczne są podobne jak dla atomu wodoru (czyli elektronu i protonu). Jednak ze względu na mniejszą masę zredukowaną, częstotliwości odpowiadające liniom widmowym są ponad dwa razy niższe niż w przypadku wodoru.

gdzieː – stała Plancka podzielona przez

Przy zmianie orbity elektron emituje lub pochłania foton o ściśle określonej energii

(P4) Postulat o promieniowaniu. Elektron poruszając się po danej orbicie nie emituje ani nie pochłania energii. Elektron emituje foton, jeżeli spada z orbity wyższej na niższą, a pochłania foton, jeżeli przechodzi z orbity niższej na wyższą; energia emitowanego (pochłanianego) fotonu jest równa różnicy między energią wyższą i niższą elektronu

Atomy rydbergowskie są to atomy, w których przynajmniej jeden elektron został wzbudzony do bardzo wysokich poziomów energetycznych. Nazwę swą wzięły od Johannesa Rydberga, szwedzkiego fizyka, który zajmował się m.in. badaniem emisji fotonów przy przejściach elektronowych między poziomami energetycznymi.Emisja to ogólnie działanie polegające na przenoszeniu jakiegoś elementu układu do jego otoczenia. Czasem może się wydawać, że emisja polega na tworzeniu czegoś przez układ.

gdzieː

Fizyka jądrowa – dział fizyki zajmujący się badaniem budowy i przemian jądra atomowego. Zajmuje się badaniami doświadczalnymi, teoretycznymi oraz zastosowaniem techniki jądrowej.Energia potencjalna – energia jaką ma układ ciał umieszczony w polu sił zachowawczych, wynikająca z rozmieszczenia tych ciał. Równa jest pracy, jaką trzeba wykonać, aby uzyskać daną konfigurację ciał, wychodząc od innego rozmieszczenia, dla którego umownie przyjmuje się jej wartość równą zero. Konfigurację odniesienia dla danego układu fizycznego dobiera się zazwyczaj w ten sposób, aby układ miał w tej konfiguracji minimum energii potencjalnej. Podobnie jak pracę, energię potencjalną mierzy się w dżulach [J].
– energie elektronu, odpowiednio, wyższa i niższa, – stała Plancka, – częstotliwość fotonu.
Philosophical Magazine – czasopismo naukowe, jedno z najstarszych na świecie. Zostało założone w 1798 r. w Londynie przez Richarda Taylora i od tego czasu w sposób nieprzerwany wydawane przez Taylor & Francis. Publikowali w nim swoje artykuły tak wybitni uczeni, jak M. Faraday, J.P. Joule, J.C. Maxwell, J.J. Thomson, J.S. Rayleigh, E. Rutherford, N. Bohr czy L. de Broglie. Rozwój nauki w ciągu ostatnich 200 lat może być w dużym stopniu śledzony przez studiowanie artykułów tam zamieszczonych. Jest to czasopismo recenzowane.Planeta (późnołac. planeta, od gr. πλανήτ- planét-, πλανής planés, nowogr. πλανήτης planétes; dosł. „wędrowiec” od πλανάσθαι planásthai, wędrować) – zgodnie z definicją Międzynarodowej Unii Astronomicznej – obiekt astronomiczny okrążający gwiazdę lub pozostałości gwiezdne, w którego wnętrzu nie zachodzą reakcje termojądrowe, wystarczająco duży, aby uzyskać prawie kulisty kształt oraz osiągnąć dominację w przestrzeni wokół swojej orbity. W odróżnieniu od gwiazd, świecących światłem własnym, planety świecą światłem odbitym.


Podstrony: 1 [2] [3] [4]




Warto wiedzieć że... beta

Helu – prawdopodobnie władca elamicki, współczesny królom akadyjskim Rimuszowi i Manisztusu, następca Hiszep-ratepa. Jako najwyższy król rządził państwem z Awan. Po jego śmierci panowanie nad Elamem objął Hita.
Model fizyczny − abstrakcyjny twór odzwierciedlający w uproszczeniu układ rzeczywisty. Jednocześnie model fizyczny zachowuje najbardziej istotne cechy układu rzeczywistego.
Prawo Coulomba – jedno z podstawowych praw fizyki, opisujące siłę oddziaływania elektrostatycznego ładunków elektrycznych. Zostało opublikowane w 1785 przez francuskiego fizyka Charlesa Coulomba.
Stała Plancka (oznaczana przez h) jest jedną z podstawowych stałych fizycznych. Ma wymiar działania, pojawia się w większości równań mechaniki kwantowej.
Promień atomu Bohra to teoretycznie obliczony, (na podstawie modelu kwantowego atomu zaproponowanego przez Nielsa Bohra) promień orbity, na której znajduje się elektron na pojedynczym atomie wodoru, w stanie podstawowym, w całkowitej próżni. Promień ten wynosi 0,529 177 210 92(17) · 10 m. Powłoce tej odpowiada energia elektronu o wartości ok. -13,6 eV (energia stanu podstawowego atomu wodoru).
Elektrodynamika kwantowa (ang. QED – Quantum ElectroDynamics) jest to kwantowa teoria pola opisująca oddziaływanie elektromagnetyczne. Jest ona kwantowym uogólnieniem elektrodynamiki klasycznej. Elektrodynamika kwantowa wyjaśnia takie zjawiska jak rozszczepianie poziomów energetycznych atomu w polach elektrycznych i magnetycznych oraz zwiększanie się wówczas liczby linii widmowych.
Jądro atomowe – konglomerat cząstek elementarnych będący centralną częścią atomu zbudowany z jednego lub więcej protonów i neutronów, zwanych nukleonami. Jądro stanowi niewielką część objętości całego atomu, jednak to w jądrze skupiona jest prawie cała masa. Przemiany jądrowe mogą prowadzić do wyzwolenia ogromnych ilości energii. Niewłaściwe ich wykorzystanie może stanowić zagrożenie.

Reklama