Σίγουρα έχετε δει ποτέ Ατομικό μοντέλο Bohr. Αυτή είναι μια πολύ σημαντική ανακάλυψη που έκανε αυτός ο επιστήμονας για την επιστήμη, ειδικά τον ηλεκτρομαγνητισμό και την ηλεκτροχημεία. Παλαιότερα υπήρχε το μοντέλο Rutherford, το οποίο ήταν αρκετά επαναστατικό και άκρως επιτυχημένο, αλλά υπήρξαν κάποιες συγκρούσεις με άλλους ατομικούς νόμους όπως ο Maxwell και ο Newton.
Σε αυτό το άρθρο θα σας πούμε όλα όσα πρέπει να γνωρίζετε για το ατομικό μοντέλο του Bohr, καθώς και τις λεπτομέρειες του για να διευκρινίσετε τυχόν αμφιβολίες σχετικά με το θέμα.
Προβλήματα που βοήθησαν στην επίλυση
Όπως αναφέραμε στην αρχή του άρθρου, αυτό το ατομικό μοντέλο βοήθησε στην επίλυση ορισμένων συγκρούσεων που υπήρχαν με άλλους ατομικούς νόμους. Στο προηγούμενο μοντέλο Rutherford, έπρεπε Τα ηλεκτρόνια που κινούνται με αρνητικό ηλεκτρικό φορτίο έπρεπε να εκπέμπουν έναν τύπο ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας. Αυτό πρέπει να εκπληρωθεί λόγω των νόμων του ηλεκτρομαγνητισμού εκεί έξω. Αυτή η απώλεια ενέργειας αναγκάζει τα ηλεκτρόνια να μειωθούν στην τροχιά τους περιστρέφοντας προς το κέντρο. Όταν έφτασαν στο κέντρο κατέρρευσαν, συγκρούστηκαν με τον πυρήνα.
Αυτό δημιούργησε ένα πρόβλημα θεωρητικά, καθώς δεν μπορούσε να καταρρεύσει με τον πυρήνα των ατόμων, αλλά η τροχιά των ηλεκτρονίων έπρεπε να είναι διαφορετική. Αυτό λύθηκε με το ατομικό μοντέλο Bohr. Το εξηγεί αυτό τα ηλεκτρόνια περιστρέφονται γύρω από τον πυρήνα σε συγκεκριμένες τροχιές που επιτρέπονται και που έχουν συγκεκριμένη ενέργεια. Η ενέργεια είναι ανάλογη με τη σταθερά του Planck.
Αυτές οι τροχιές που έχουμε αναφέρει όπου κινούνται τα ηλεκτρόνια, ονομάστηκαν ενεργειακά στρώματα ή επίπεδα ενέργειας. Δηλαδή, η ενέργεια που έχουν τα ηλεκτρόνια δεν είναι πάντα η ίδια, αλλά ποσοτικοποιείται. Τα κβαντικά επίπεδα είναι οι διαφορετικές τροχιές στις οποίες βρίσκονται άτομα. Ανάλογα με την τροχιά που βρίσκεται σε οποιαδήποτε δεδομένη στιγμή, θα έχει περισσότερη ή λιγότερη ενέργεια. Οι τροχιές πιο κοντά στον πυρήνα του ατόμου έχουν μεγαλύτερη ποσότητα ενέργειας. Από την άλλη πλευρά, όσο περισσότερο απομακρύνονται από τον πυρήνα, τόσο λιγότερη ενέργεια.
Μοντέλο ενεργειακού επιπέδου
Αυτό το ατομικό μοντέλο Bohr, το οποίο υπονοούσε ότι τα ηλεκτρόνια μπορούσαν να κερδίσουν ή να χάσουν ενέργεια μόνο μεταβαίνοντας από τη μία τροχιά στην άλλη, βοήθησαν στην επίλυση της κατάρρευσης που πρότεινε το μοντέλο του Rutherford. Όταν κινείται από το ένα επίπεδο ενέργειας στο άλλο, απορροφά ή εκπέμπει ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία. Δηλαδή, όταν μεταβαίνετε από ένα πιο φορτισμένο επίπεδο ενέργειας σε ένα λιγότερο φορτισμένο, απελευθερώνετε την υπερβολική ενέργεια. Αντίθετα, όταν πηγαίνει από χαμηλό επίπεδο ενέργειας σε υψηλότερο, απορροφά ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία.
Καθώς αυτό το ατομικό μοντέλο είναι μια τροποποίηση του μοντέλου Rutherford, διατηρούνται τα χαρακτηριστικά του μικρού κεντρικού πυρήνα και με το μεγαλύτερο μέρος της μάζας του ατόμου. Αν και οι τροχιές των ηλεκτρονίων δεν είναι επίπεδες όπως εκείνες των πλανητών, θα μπορούσε να ειπωθεί ότι αυτά τα ηλεκτρόνια περιστρέφονται γύρω από τον πυρήνα τους με παρόμοιο τρόπο με τους πλανήτες γύρω από τον Ήλιο.
Οι αρχές του ατομικού μοντέλου του Bohr
Τώρα πρόκειται να αναλύσουμε τις αρχές αυτού του ατομικού μοντέλου. Πρόκειται για μια λεπτομερή εξήγηση του εν λόγω μοντέλου και τη λειτουργία του.
- Σωματίδια που έχουν θετικό φορτίο Είναι σε χαμηλή συγκέντρωση σε σύγκριση με τον συνολικό όγκο του ατόμου.
- Τα ηλεκτρόνια με αρνητικό ηλεκτρικό φορτίο είναι αυτά που βρίσκονται περιστρεφόμενα γύρω από τον πυρήνα σε κυκλικές τροχιές ενέργειας.
- Υπάρχουν επίπεδα ενέργειας των τροχιών μέσω των οποίων κυκλοφορούν τα ηλεκτρόνια. Έχουν επίσης ένα καθορισμένο μέγεθος, οπότε δεν υπάρχει ενδιάμεση κατάσταση μεταξύ τροχιών. Απλώς πηγαίνουν από το ένα επίπεδο στο άλλο.
- Η ενέργεια που διαθέτει κάθε τροχιά σχετίζεται με το μέγεθός της. Όσο μεγαλύτερη είναι η τροχιά από τον πυρήνα του ατόμου, τόσο περισσότερη ενέργεια έχει.
- Τα επίπεδα ενέργειας έχουν διαφορετικούς αριθμούς ηλεκτρονίων. Όσο χαμηλότερο είναι το επίπεδο ενέργειας, τόσο λιγότερα ηλεκτρόνια θα περιέχει. Για παράδειγμα, αν βρισκόμαστε στο πρώτο επίπεδο, θα υπάρχουν έως και δύο ηλεκτρόνια. Στο επίπεδο 2, μπορεί να υπάρχουν έως και 8 ηλεκτρόνια και ούτω καθεξής.
- Όταν τα ηλεκτρόνια κινούνται από τη μία τροχιά στην άλλη, απορροφούν ή απελευθερώνουν ηλεκτρομαγνητική ενέργεια. Εάν πηγαίνετε από ένα ενεργειακό επίπεδο σε άλλο λιγότερο, απελευθερώνετε υπερβολική ενέργεια και το αντίστροφο.
Αυτό το μοντέλο ήταν επαναστατικό και προσπάθησε να προσφέρει μια σταθερότητα στο υλικό που έλειπε από τα προηγούμενα μοντέλα. Τα διακριτά φάσματα εκπομπής και απορρόφησης των αερίων εξηγήθηκαν επίσης από αυτό το ατομικό μοντέλο, το οποίο μπορεί να συσχετιστεί με την κατανόηση των σωματιδίων που αποτελούν την ύλη. Ήταν το πρώτο μοντέλο που εισήγαγε την έννοια της κβαντοποίησης. Αυτό κάνει το ατομικό μοντέλο του Bohr να θεωρείται ως μοντέλο που περιλαμβάνει την κλασική μηχανική και την κβαντομηχανική. Αν και έχει επίσης ελλείψεις, ήταν ένα πρόδρομο μοντέλο για τη μεταγενέστερη κβαντομηχανική του Σρέντινγκερ και άλλων επιστημόνων.
Περιορισμοί και σφάλματα του ατομικού μοντέλου Bohr
Όπως αναφέραμε, αυτό το μοντέλο έχει επίσης ορισμένα μειονεκτήματα και σφάλματα. Πρώτα απ 'όλα, δεν εξηγεί ούτε δίνει λόγους για τους οποίους τα ηλεκτρόνια πρέπει να περιορίζονται μόνο σε συγκεκριμένες τροχιές. Υποθέτει άμεσα ότι τα ηλεκτρόνια έχουν γνωστή ακτίνα και τροχιά. Ωστόσο, αυτό δεν ισχύει. Μια δεκαετία αργότερα Η αρχή της αβεβαιότητας του Heisenberg το απέδειξε αυτό. Αυτό δείχνει ότι το ατομικό μοντέλο του Bohr δεν μπορεί να είναι ο μόνος τρόπος για να περιγράψει την ατομική δομή.
Αν και αυτό το ατομικό μοντέλο μπόρεσε να μοντελοποιήσει τη συμπεριφορά των ηλεκτρονίων στα άτομα υδρογόνου, δεν ήταν τόσο ακριβές όταν πρόκειται για στοιχεία με μεγαλύτερο αριθμό ηλεκτρονίων. Είναι ένα μοντέλο που έχει πρόβλημα να εξηγήσει το εφέ Zeeman. Αυτό το φαινόμενο είναι αυτό που μπορεί να φανεί όταν οι φασματικές γραμμές χωρίζονται σε δύο ή περισσότερες παρουσία ενός εξωτερικού, στατικού μαγνητικού πεδίου. Επιπλέον, τα προβλήματα ποσοτικοποίησης της γωνιακής ορμής στη θεμελιώδη κατάσταση δείχνουν ότι οι περιορισμοί γίνονται πιο εμφανείς όσο αυξάνεται η πολυπλοκότητα του ατόμου.
Ένα άλλο από τα σφάλματα και τους περιορισμούς που έχει αυτό το μοντέλο είναι ότι παρέχει εσφαλμένη τιμή για τη γωνιακή ορμή της τροχιάς της κατάστασης του εδάφους. Όλα αυτά τα λάθη και οι περιορισμοί που αναφέρονται κάνουν ότι το ατομικό μοντέλο του Bohr αντικαταστάθηκε από την κβαντική θεωρία χρόνια αργότερα.
Ελπίζω ότι με αυτό το άρθρο μπορείτε να μάθετε περισσότερα για το ατομικό μοντέλο του Bohr και τις εφαρμογές του στην επιστήμη.