Bohr-modellen av atomet forklart

Planetarisk modell av hydrogenatomet

ThoughtCo / Evan Polenghi

Bohr-modellen har et atom som består av en liten, positivt ladet kjerne som går i bane rundt negativt ladede elektroner. Her er en nærmere titt på Bohr-modellen, som noen ganger kalles Rutherford-Bohr-modellen.

Oversikt over Bohr-modellen

Niels Bohr foreslo Bohr-modellen av atomet i 1915. Fordi Bohr-modellen er en modifikasjon av den tidligere Rutherford-modellen, kaller noen Bohrs modell Rutherford-Bohr-modellen. Den moderne modellen av atomet er basert på kvantemekanikk. Bohr-modellen inneholder noen feil, men den er viktig fordi den beskriver de fleste av de aksepterte trekk ved atomteori uten all matematikken på høyt nivå i den moderne versjonen. I motsetning til tidligere modeller, forklarer Bohr-modellen Rydberg-formelen for de spektrale utslippslinjene av atomært hydrogen .

Bohr-modellen er en planetmodell der de negativt ladede elektronene går i bane rundt en liten, positivt ladet kjerne som ligner på planetene som går i bane rundt solen (bortsett fra at banene ikke er plane). Tyngdekraften til solsystemet er matematisk beslektet med Coulomb-kraften (elektrisk) mellom den positivt ladede kjernen og de negativt ladede elektronene.

Hovedpoengene til Bohr-modellen

• Elektroner går i bane rundt kjernen i baner som har en bestemt størrelse og energi.
• Energien til banen er relatert til dens størrelse. Den laveste energien finnes i den minste banen.
• Stråling absorberes eller sendes ut når et elektron beveger seg fra en bane til en annen.

Bohr Model of Hydrogen

Det enkleste eksemplet på Bohr-modellen er for hydrogenatomet (Z = 1) eller for et hydrogenlignende ion (Z > 1), der et negativt ladet elektron går i bane rundt en liten positivt ladet kjerne. Elektromagnetisk energi vil absorberes eller sendes ut hvis et elektron beveger seg fra en bane til en annen. Bare visse elektronbaner er tillatt. Radiusen til de mulige banene øker med n^to, hvor n er hovedkvantenummer . 3 → 2-overgangen produserer den første linjen i Balmer-serien . For hydrogen (Z = 1) produserer dette et foton med bølgelengde 656 nm (rødt lys).

Bohr-modell for tyngre atomer

Tyngre atomer inneholder flere protoner i kjernen enn hydrogenatomet. Flere elektroner var nødvendig for å kansellere den positive ladningen til alle disse protonene. Bohr mente at hver elektronbane bare kunne inneholde et bestemt antall elektroner. Når nivået var fullt, ville flere elektroner bli slått opp til neste nivå. Dermed beskrev Bohr-modellen for tyngre atomer elektronskall. Modellen forklarte noen av atomegenskapene til tyngre atomer, som aldri hadde blitt reprodusert før. For eksempel forklarte skallmodellen hvorfor atomer ble mindre og beveget seg over en periode (rad) i det periodiske systemet, selv om de hadde flere protoner og elektroner. Den forklarte også hvorfor edelgassene var inerte og hvorfor atomer på venstre side av det periodiske systemet tiltrekker seg elektroner, mens de på høyre side mister dem. Imidlertid antok modellen at elektroner i skjellene ikke samhandlet med hverandre og kunne ikke forklare hvorfor elektroner så ut til å stables på en uregelmessig måte.

Problemer med Bohr-modellen

• Det bryter medHeisenberg Usikkerhetsprinsippfordi den anser elektroner for å ha både en kjent radius og bane.
• Bohr-modellen gir en feil verdi for grunntilstanden orbital vinkelmoment .
• Den gir dårlige spådommer angående spektrene til større atomer.
• Den forutsier ikke de relative intensitetene til spektrallinjer.
• Bohr-modellen forklarer ikke fin struktur og hyperfin struktur i spektrallinjer.
• Det forklarer ikke Zeeman-effekten.

Forbedringer og forbedringer av Bohr-modellen

Den mest fremtredende raffineringen til Bohr-modellen var Sommerfeld-modellen, som noen ganger kalles Bohr-Sommerfeld-modellen. I denne modellen beveger elektroner seg i elliptiske baner rundt kjernen i stedet for i sirkulære baner. Sommerfeld-modellen var bedre til å forklare atomspektrale effekter, for eksempel Stark-effekten ved spektrallinjedeling. Modellen kunne imidlertid ikke romme det magnetiske kvantetallet.

Til syvende og sist ble Bohr-modellen og modellene basert på den erstattet Wolfgang Paulis modell basert på kvantemekanikk i 1925. Den modellen ble forbedret for å produsere den moderne modellen, introdusert av Erwin Schrodinger i 1926. I dag forklares oppførselen til hydrogenatomet vha. bølgemekanikk for å beskrive atomorbitaler.

Kilder

• Lakhtakia, Akhlesh; Salpeter, Edwin E. (1996). 'Modeller og modellerere av hydrogen'. American Journal of Physics . 65 (9): 933. Bibcode:1997AmJPh..65..933L. gjør jeg: 10.1119/1.18691
• Linus Carl Pauling (1970). 'Kapittel 5-1'. Generell kjemi (3. utgave). San Francisco: W.H. Freeman & Co. ISBN 0-486-65622-5
• Niels Bohr (1913). 'Om konstitusjonen av atomer og molekyler, del I' (PDF). Filosofisk magasin . 26 (151): 1–24. gjør jeg: 10.1080/14786441308634955
• Niels Bohr (1914). 'Spektraet til helium og hydrogen'. Natur . 92 (2295): 231–232. doi:10.1038/092231d0